Какое историческое значение для сапр имела компания ibm

В настоящее время на основе современных
вычислительных комплексов и средств автоматизации созданы и находятся
в промышленной эксплуатации системы автоматизированного
проектирования, позволяющие в значительной степени освободить
конструктора-проектировщика от однообразной, трудоемкой и
утомительной умственной работы и повысить его интеллектуальные
возможности на этапах принятия решений.[1]

По сравнению с историей развития вычислительной техники история
развития автоматизированных систем очень коротка, она не насчитывает
и пятидесяти лет. Однако без этих систем компьютеры никогда бы не
стали тем, чем они являются сейчас – орудием труда миллионов
специалистов, занятых проектированием в самых разных областях.

История развития САПР достаточно условно можно разбить на 3 этапа:

• 70-е годы — были получены отдельные результаты, показавшие, что
  область проектирования в принципе поддается компьютеризации; в этот
  период основное внимание уделялось системам автоматизированного
  черчения. Многие программные продукты того времени назывались
  системами автоматизированного черчения — САЧ.

• 80-е годы — характеризуются активным применением микрокомпьютеров и
  супермикрокомпьютеров, появлением массовых систем и базовых
  программных продуктов для них. Этот период характерен использованием
  различного ПО различными подразделениями одного предприятия (период
  основной автоматизации). Однако в эти же годы наряду с 2D черчением
  появились системы 3D моделирования. Теперь стала желательной
  возможность передавать данные с одного этапа на другой этап ЖЦ.
  Кроме того, появилось понятие твердотельное моделирование.

• 90-е года — период «зрелости» — некоторые ошибки были
  исправлены (например, убраны барьеры несовместимости между
  системами). Сначала стали появляться — третье сторонние фирмы —
  разработчики ПО для конвертации данных из системы в систему. Потом
  крупные системы стали сами предоставлять возможность импорта и
  экспорта данных с другими распространенными системами.[2]

Первые программы автоматизированного проектирования
были созданы для нужд электронной и радиотехнической промышленности.
Они появились в конце 50-х — начале 60-х годов прошлого века. В
качестве примера можно назвать программы анализа электронных схем
Net-1, ECAP или программу логического моделирования цифровой
аппаратуры С.Крея – Р.Киша, созданные в США. В СССР в 60-е годы
появляются программы проектирования печатных плат, оформления
конструкторской документации, логического и схемотехнического
моделирования радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и интегральных схем.
Развитие систем автоматизированного проектирования в машиностроении
тесно связано с аппаратно-программными средствами машинной графики и
геометрического моделирования, так как проектирование механических
изделий заключается прежде всего в конструировании, т.е. в
определении геометрических форм тел и их взаимного расположения.
Поэтому отправной точкой истории автоматизации проектирования в
машиностроении обычно считают создание графической станции Sketchpad
на основе дисплея и светового пера И.Сазерлендом в 1963 г., хотя еще
в 1946 г. И.Шоенбергом была представлена теория B-сплайнов. В 70-е
годы в геометрическом моделировании стали использовать неравномерные
рациональные B-сплайны (NURBS), а также модели кривых и поверхностей
любой формы, разработанные П.Безье. К 1982 г. твердотельное
моделирование начинают применять в своих программных продуктах
компании Computervision, IBM, Prime и др. В 1986 г. компания Autodesk
выпускает свой первый CAD-продукт Autocad. В 1988 г. создается
аппаратура для прототипирования изделий с помощью лазерной
стереолитографии по данным, получаемым в САПР. Также в 1988 г.
компания PTC впервые реализует параметризацию моделей. Развитие
компьютерной графики определялось не только возможностями аппаратных
средств, но и характеристиками программного обеспечения. Оно должно
было быть инвариантным по отношению к используемым аппаратным
средствам ввода и вывода графической информации. Поэтому значительное
внимание с 70-х годов уделяется вопросам стандартизации графических
программ. Стандарт на базисную графическую систему включает в себя
функциональное описание и спецификации графических функций для
различных языков программирования. В 1977 г. ACM публикует документ
Core, описывающий требования к аппаратно-независимым программным
средствам. А в начале 1982 г. появляется система Graphical Kernel
System (GKS), задающая примитивы, сегменты и преобразования
графических данных и ставшая стандартом ISO в 1985 г. В 1987 г.
разработан вариант GKS-3D с ориентацией на 3D графику. В 1986 г.
утверждается ряд новых стандартов в области компьютерной графики.
Среди них CGI (Computer Graphics Interface) и PHIGS P (Programmer’s
Hierarchical Interactive Graphics System) — стандарт ANSI, ставший
стандартом ISO в 1989 г. В 1993 году компанией Silicon Graphics
предложен стандарт OpenGL (SGI Graphical Language), широко
используемый в настоящее время. В этих системах используются
графические форматы для обмена данными, представляющие собой описание
изображения в функциях виртуального графического устройства (в
терминах примитивов и атрибутов). Графический формат (метафайл)
обеспечивает возможность запоминать графическую информацию единым
образом, передавать ее между различными системами и интерпретировать
для вывода на различные устройства. Такими
форматами стали
CGM — Computer Graphics Metafile, PostScript — Adobe Systems’
Language, GEM — GEM Draw File Format и др.
Работы по стандартизации были направлены на расширение
функциональности графических языков и систем, включение в них средств
описания не только данных чертежей и 3D-моделей, но и других свойств
и характеристик изделий. В области автоматизации проектирования
унификация основных операций геометрического моделирования привела к
созданию инвариантных геометрических ядер, предназначенных для
применения в разных САПР. Наибольшее распространение получили два
геометрических ядра Parasolid (продукт фирмы Unigraphics Solutions) и
ACIS (компания Spatial Technology). Ядро Parasolid разработано в 1988
г. и в следующем году становится ядром твердотельного моделирования
для CAD/CAM Unigraphics, а с 1996 г. – промышленным стандартом.

В 1993 г. в США создается компания Solidworks Corporation и уже через
два года она представила свой первый пакет твёрдотельного
параметрического моделирования Solidworks на базе геометрического
ядра Parasolid. Система Solidworks вошла в число ведущих систем
среднего уровня. Ряд CAD/CAM систем среднего и нижнего уровней
разработан в СССР и России. Наибольшее распространение среди них
получили Компас (компания Аскон), Кредо (НИЦ АСК), T-Flex CAD (Топ
Системы) и некоторые другие системы. Компания Аскон основана в 1989
г. В нее вошел коллектив разработчиков, который до этого в
Коломенском конструкторском бюро машиностроения проектировал систему
Каскад. Первая версия Компас для 2D проектирования на персональных
компьютерах появилась в том же 1989 г. В 2000 г. САПР Компас
распространена на 3D проектирование. В 2003 г. выпущена 6-я версия
Компас и PDM система Лоцман.PLM. Автоматизация технологической
подготовки производства в системах CAM не была столь жестко привязана
к аппаратным средствам машинной графики, как автоматизация
конструирования в системах CAD.[3]

В СССР для ЭВМ «Минск-22» был реализован компилятор с
языка ЛЯПАС, который мог быть использован и для отработки алгоритмов
автотрассировки. В конце 1970 – начале 1980 годов в СССР были
разработаны системы автоматического проектирования печатных плат
такие, как «Аврора», ЕСАП, «Граф 2Д»,
«Рапира», «Киев-1052», имеющие функции
автоматической трассировки соединений. В это же на Западе появляются
пакеты LPKF, Sprint, OmniBoards и другие. Все они были реализованы на
малых и средних ЭВМ, таких как IBM 370 (ЕС ЭВМ), VAX и PDP (СМ ЭВМ).
C появлением персональных ЭВМ алгоритмы автотрассировки перекочевали
на них. Предшественник САПР ACCEL EDA — P-CAD – имеет
собственную программу автотрассировки печатных плат PC-Route.[4]

Литература:

1. Деньдобренько Б. Автоматизация конструирования РЭА 1980г.

2. “Информационные консультации” [Электронный ресурс] Режим
   доступа : http://www.ik.3dscorpion.com.ua/IK_sapr_history.php

3. Электронное учебное пособие по дисциплине
   «Международные стандарты обмена данными» ”
   [Электронный ресурс] Режим доступа :
   http://www.salogistics.ru/students/suai_2011/page5.html

4. Стешенко В. «Алгоритмы и программы автоматической трассировки
   печатных плат»

Основные термины (генерируются автоматически): CAD, система, CAM, GEM, IBM, ISO, СССР, твердотельное моделирование, геометрическое моделирование, графическая информация.

Похожие статьи

Что представляет собой высокопроизводительные рабочие станции в условиях современного распределенного промышленного производства? Кто сегодня главные игроки в этом секторе ИТ-рынка и что они могут предложить потребителю? Любой ли компьютер с мощным процессором и развитой графикой можно назвать «рабочей станцией»?

Под термином «рабочая станция» обычно подразумевается специализированное компьютеризированное сетевое рабочее место, на котором могут выполняться многомерные преобразования и функции визуализации в режиме интерактивного взаимодействия с пользователем. Такие требования предъявлялись к рабочим станциям в 90-е годы прошлого века, когда они часто были предметом чисто теоретического изучения.

Редкий студент имел возможность проводить несколько часов в неделю за экраном «Бесты» производства НПЦ «Сапсан», а о чем-то более мощном приходилось только мечтать: HP 712 и SGI Indigo были столь же «досягаемы», как Rolls-Royce или Cadillac. В рамках этой аналогии даже станции Sun SPARCstation воспринимались как Volkswagen Golf, и в пересчете на наш «народный» бюджет могли казаться «народными машинами» лишь в отдаленной перспективе. Рабочие станции в то время были элитой компьютерного мира; за их производство брались лишь крупные компании, стремясь удовлетворить запросы промышленных САПР, систем ГИС и геофизики, средств виртуальной реальности.

Работа над деталью с геометрией любой сложности, построение чертежно-конструкторской документации для такой детали, а в некоторых случаях и инженерный анализ получаемого конструкторского решения возможны и на обычном ПК. Но для промышленных систем, работающих со сборками из нескольких сотен деталей, мощностей типовых ПК недостаточно ни для анализа, ни даже для простой сборки. Предел возможностей «народной» платформы проявляется уже на уровне сборки размером 2-4 Гбайт.

Сборки (узлы, агрегаты), потребность в автоматизации проектирования которых давно уже назрела, представляют собой ассоциации десятков и сотен тысяч деталей и подсборок. Описание одной 3D-модели детали в современной твердотельной параметрической среде проектирования занимает от сотен килобайт до сотен мегабайт памяти, поэтому реальная работа в активизированной сборке средних размеров (несколько сот деталей) требует загрузки в оперативную память нескольких гигабайт модельных данных и минимум такой же зарезервированной адресуемой области подкачки на внешних носителях. Вот почему рабочие станции на платформе Wintel все чаще не оправдывают надежд при выполнении задач САПР, как бы ощутимо ни возрастала тактовая частота процессоров.

Современный технологический предел типовых ПК (Wintel+AGP+FAT/NTFS) ограничен пределом адресуемости 32-разрядных платформ; такие компьютеры сегодня можно применять лишь как конструкторские места начального уровня для решения задач индивидуального конструирования. Промышленный же аспект применимости САПР — это преодоление всевозможных проблем организации совместной работы коллектива разработчиков не над отдельными деталями, а над сборками больших размеров.

К концу 90-х годов произошли существенные изменения на рынке графических подсистем для ПК. Стандартом для машин даже начального уровня стала поддержка шины AGP, производство элементной базы сосредоточилось в руках двух компаний, nVidia и ATI, а потребности во все более мощных графических подсистемах диктовались стремительно растущей индустрией развлечений. Это привело к появлению недорогих графических карт стоимостью 100-200 долл. с таким объемом графической памяти и быстродействием, которые в начале 90-х были прерогативой профессиональных систем.

Казалось бы, понятие «рабочая станция» в его классическом понимании уходит в прошлое. Действительно, для развертывания, например, Autodesk Inventor или Pro/Desktop Express достаточно любой (1,5-2 ГГц) однопроцессорной 32-разрядной платформы x86 с любой (64-126 Мбайт памяти) видеокартой на базе микросхем GeForce или Radeon. Однако, основываясь на этой практической возможности, подавляющее большинство производителей ПК стали в маркетинговых целях выдавать за рабочие станции совсем не предназначенные для соответствующих задач конфигурации своих изделий. Несомненно, игровой компьютер «экстремального геймера» может без переделок применяться и для работы, скажем, в Bentley Microstation (система, используемая для проектирования крупных объектов, в частности заводов, обеспечивающая работу с большим количеством трубопроводов, электросетей, станочного оборудования, планирование уровней и учет неравномерности ландшафта. Bentley Microstation постепенно вытесняет, особенно в вузах и госструктурах, систему AutoCAD), но не стоит забывать, что изначально конфигурация игровой платформы оптимизировалась и разработчиком, и сборщиком именно для «игровых» приложений. Что это означает на практике?

Количество мегагерц, мегабайт и миллионов полигонов (многоугольников), достаточных для решения игровых задач, подразумевают узкую применимость конфигурации, а именно однопроцессорность, Intel-совместимость, среду Windows и графическую функциональность на базе библиотек DirectX. Эта технологическая ориентация приводит к тому, что мощные ПК великолепно ориентированы на воспроизведение визуальных эффектов, а вовсе не на индустриальное проектирование.

В промышленных САПР, конечно, тоже ставятся задачи построения как можно более качественного фотореалистического изображения, трассировки камеры виртуального наблюдателя при проходе через сцену 3D-сборки. Порой от них требуется выполнение принципиально более сложных задач, граничащих с проблематикой виртуальной реальности. Однако наиболее востребованная функциональность САПР — это динамическая поддержка самого процесса проектирования, а не воспроизведение созданного. Воспроизведение — задача тоже промышленная, но вспомогательная, поскольку занимаются ею не в конструкторских или технологических подразделениях, а в отделах маркетинга.

При использовании САПР собственно создание 3D-объекта занимает практически все время пользователя, причем точность математической модели, а не достоверность цветовых оттенков приобретает для визуализации довлеющее значение. Если к этому добавить, что для всех промышленных САПР понятие «рабочая станция» в отношении поддержки программного обеспечения связано с обязательностью реализации вызовов интероперабельной библиотеки OpenGL, а не DirectX, то становится очевидным принципиальное отличие классического промышленного представления о рабочей станции в САПР от маркетингового звучания этого термина.

В области САПР «массовые» задачи детального проектирования массово переносятся со специализированных «элитных» рабочих мест на ПК. Такой перенос поддержан и производителями программного обеспечения, которые сосредоточились на идеологии «единого ядра» для разных платформ. При таком подходе для выполнения проектировочных работ достаточно «идеологически» универсального для разных функциональных модулей САПР ядра на вычислительной платформе любого масштаба, но как раз масштаб задач и может потребовать использования «тяжелых орудий» — специализированных компьютеризированных сетевых рабочих мест, выполняющих многомерные преобразования.

В отношении другого типичного рынка рабочих станций — геоинформационных систем — нынешняя ситуация характеризуется резким повышением сложности задач. Это объединения и поглощения среди крупных заказчиков таких задач (например, альянс BP и ТНК), расширение «площадей», требующих комплексного геофизического анализа, усложнение алгоритмов обработки и анализа массива первичных геофизических данных. Средства виртуальной реальности за эти годы полностью мигрировали с «рабочих станций» на кластеры, причем наличие в них какой-то особой графической специализированной подсистемы необходимо, постольку надо представлять результаты длительных вычислительных процессов.

Для рабочих станций в их реальном, а не маркетинговом понимании основными остаются задачи САПР наиболее тяжелого характера — сборки с большим количеством разнообразных деталей. Практический современный порог применимости платформ Wintel/Lintel+AGP+FAT/NTFS — это возможность работы с каким-либо из ядер и сборкой 3D-моделей, не превышающей 4 Гбайт. При работе с большими моделями необходимы 64-разрядные платформы, что означает необходимость перехода к соответствующим процессорам — IBM Power, Sun UltraSPARC, HP PA-RISC, AMD Opteron. Хотелось бы добавить к этому списку еще и семейство IA-64, но самое реальное, на что можно рассчитывать, — выход рабочих станций на базе Itanium 2, причем работающих под управлением реальных 64-разрядных ОС.

Компьютеры на базе Xeon до недавнего времени позиционировались для работы с серьезными САПР сборок так же, как и любые x86 машины со всеми ограничениями (не более 2,5 ГБайт в одной сборке). Правда сегодня на рынке ожидается реинкарнация Xeon в технологии EM64T, однако только с рабочей версией 64-разрядной операционной системы Windows.

Именно машины на полностью 64-разрядной платформе можно считать рабочими станциями первой пятилетки XXI века. Посмотрим, что могут предложить лидеры — квартет HP, IBM, Sun Microsystems и SGI. Есть, правда, еще и Apple Power Mac G5 — многопроцессорная рабочая станция, но, в отличие от США, она не характерна для промышленного применения ни в нашей стране, ни в Европе.

В это число нельзя включить продукцию большинства вполне достойных производителей ПК, также называющих «рабочими станциями» отдельные образцы своей продукции, которые не являются серийными 64-разрядными платформами и в которых под громким названием обычно скрывают хорошо укомплектованный ПК с развитой графикой без дополнительных системных или технических решений.

IBM

Удивительно, но корпорация IBM, имея богатые традиции в области высокопроизводительных специализированных вычислительных платформ, являясь держателем одной из самых «именитых» марок в сфере автоматизированного проектирования (CATIA) и производителем 64-разрядного процессора (Power), наконец, выпуская собственную промышленную версию 64-разрядной операционной системы (AIX 5), изготавливает рабочие станции IntelliStation Pro не на базе собственного процессора и под управлением собственной операционной системы, а в традициях мира персональных компьютеров. Возможно, с точки зрения массового рынка это отчасти верно: работа над деталью с геометрией любой сложности, построение чертежно-конструкторской документации для такой детали и даже — в некоторых случаях — инженерный анализ получаемого конструкторского решения осуществимы и на обычной «персоналке». Но для систем, работающих с промышленными сборками, мощностей типовых ПК недостаточно ни для анализа, ни даже для выполнения простой комплектации.

Сегодня IBM предлагает три линейки рабочих станций — IntelliStation А Pro, IntelliStation M Pro и IntelliStation Z Pro. Для линейки A основой является возможность установки до двух процессоров AMD Opteron Series 2xx с 1 Мбайт кэш-памяти второго уровня, поддержкой ECC DDR SDRAM (до 16 Гбайт) и слотом 8хAGP. Для линейки M характерны один Pentium 4 с поддержкой памяти ECC DDR2 (до 4 Гбайт) и слотом PCI Express x16. Основа линейки Z — возможность установки до двух процессоров Xeon с 1 Мбайт кэш-памятью второго уровня, поддержкой ECC DDR2 (до 16 Гбайт) и слотом PCI Express x16 для графической подсистемы.

Аппаратные особенности диктуют и требования к операционной системе. Рабочие станции линейки А поставляются с Windows XP Professional — явно не лучший выбор, особенно для работы со сборками. Однако положение можно исправить, выбрав «опцион» в виде 64-разрядной операционной системы RedHat Enterprise Linux WS3, что существенно повышает привлекательность машин этой серии.

Рабочие станции линейки M и Z также поставляются с Windows XP Professional. Дополнительно возможна установка RedHat Enterprise Linux, но в силу выбора процессора — лишь 32-разрядная версия этой ОС.

Для пользователей 32-разрядной версии системы CATIA V5 от Dassault Systemes в качестве наилучшего решения предлагается станция M Pro 6230 с графическим ядром на базе nVidia FX3000. Для других САПР — UGS PLM Solutions Unigraphics NX2 и Teamcenter Visualization 5.0 — предпочтительной конфигурацией оказывается IntelliStation A Pro 6224 с графическим ядром на nVidia FX3000.

Для продуктов компании PTC добиться производительной работы можно и на менее дорогих рабочих станциях: для Pro/ENGINEER, Pro/ENGINEER Wildfire и аналитического модуля инженерных расчетов Pro/Mechanica наилучшим выбором считается модель A Pro 6224 с графическим ядром на nVidia FX1100. Интересно, что модуль Pro/Mechanica 2001 с несколько более «тяжелой» расчетной частью нуждается в двухпроцессорной Xeon-конфигурации IntelliStation Z Pro 6221 с графическим ядром на nVidia FX3000.

Понятно, что IntelliStation Pro не могут считаться полноценными рабочими станциями. Поэтому для профессионального сектора IBM выпускает «настоящие» рабочие станции на базе 64-разрядного процессора Power4+, операционной системы AIX 5L и графической подсистемы собственной разработки.

Выпускается две линейки рабочих станций высокого уровня — IntelliStation Power 275 и p360 Model 6E4.

Первая допускает установку двух Power 4+/1,45 ГГц с 8 Мбайт кэш-памяти второго уровня и поддержкой до 12 Гбайт памяти DDR SDRAM. Такой мощнейший комплекс, с одной стороны, дополняется полнофункциональной 64-разрядной ОС AIX 5L, а с другой поддерживается многопотоковыми 3D-графическими конвейерными подсистемами GXT4500P (128 Мбайт) и GXT6500P.

Вторая линейка также допускает установку двух Power 4+/1,45 ГГц с 8 Мбайт кэш-памяти второго уровня и поддержкой до 16 Гбайт памяти DDR SDRAM. Рабочие станции этой линейки поставляются с предустановленной 64-разрядной операционной системой AIX 5L, включающей в себя OpenGL и graPHIGS, X Window, и с многопотоковыми 3D-графическими конвейерными подсистемами GXT4500P и GXT6500P.

Hewlett-Packard

Это единственная из «больших» компаний, которая в очень ограниченном количестве, но все же поставляет рабочие станции на базе 64-разрядного процессора Itanium 2. Компания предлагает их только привилегированным заказчикам в строго ограниченных программах технического перевооружения.

Предлагаются два семейства, zx6000 и zx2000. Первое работает с одним или двумя процессорами Itanium 2/900 МГц с кэшем на 1,5 Мбайт, допускает использование графических подсистем высокого уровня nVidia Quadro4 980 XGL, nVidia Quadro2 EX, ATI FireGL X1, ATI FireGL Z1 и ATI Radeon 7000. Комплекс может работать под управлением как Red Hat Linux, так и HP-UX TCOE/MTOE 11i. Второе семейство аналогично первому, но допускает использование только одного процессора.

Как и IBM, HP выпускает рабочие станции в формате ПК (Personal Workstation), а также более серьезные Unix-станции.

Семейство Personal Workstation составляет пять линеек. Первые две из них — типичные представители «игрового» направления, из которого «выжали» все возможное для промышленного применения. Линейка xw4100 допускает установку одного процессора Pentium 4 с частотой до 3,4 ГГц, оперативной памятью до 4 Гбайт и графической подсистемой на основе AGP 8X. Рабочие станции этой линейки поставляются с Windows XP Professional, но дополнительно можно получить 32-разрядную операционную систему Red Hat Enterprise Linux WS3 или Windows 2000/2003 Professional. Линейка xw4200 характеризуется наличием одного процессора Pentium 4/3,6 ГГц с поддержкой только 32-разрядного режима, с оперативной памятью до 4 Гбайт и графической подсистемой на основе PCI Express 16X. Обе эти линейки вряд ли могут реально претендовать на использование в качестве современных индустриальных рабочих станций.

Компьютеры линейки xw6000 отличает наличие двух процессоров Xeon/3,2 ГГц (чипсет Intel E7505 — уже серьезная заявка на профессиональное применение), оперативной памяти емкостью до 8 Гбайт, 533-мегагерцевой шины, графической подсистемы на основе AGP 8X Pro50. Рабочие станции этой линейки поставляются с Windows XP Professional или Red Hat Enterprise Linux в 64-разрядной версии. Линейка xw6200 — это наращивание мощности с выжиманием из Intel-архитектуры всего, что она может дать: два процессора Xeon/3,6 ГГц (чипсет еще более профессиональный — Intel E7525), оперативная память — до 8 Гбайт, частота шины — уже 800 МГц. Графическая подсистема строится на основе PCI Express 16X. Рабочие станции этой линейки также поставляются с Windows XP Professional, Red Hat Enterprise Linux или Windows XP 64-Bit Edition Customer Preview Program. Наконец, линейку xw8200 от предыдущей линейки отличает чипсет Intel E7525, вдвое большая максимальная емкость оперативной памяти, а также единственное расширение PCI Express 16X.

Компьютеры линейки b2600 комплектуются одним процессором PA-8600x/500 МГц с 1,5 Mбайт кэш-памяти и до 4 Гбайт основной памяти. Графическая подсистема строится на использовании PCI-слотов и допускает установку до четырех графических 2D-акселераторов HP fxe (24 Мбайт графической памяти, 9,5 Мбайт памяти текстур) или одного графического 3D-акселератора среднего уровня HP fx5 pro (64 Мбайт графической памяти, 48 Мбайт памяти текстур). Компьютеры работают под управлением промышленных 64-разрядных операционных систем HP-UX 10.20, 11i TCOE/MTOE, HP-UX 11.00 ACE9911.

Компьютеры линейки с3700 — это один процессор PA-8700/750 МГц с 2,25 Mбайт кэш-памятью и 8 Гбайт памяти. Графическая подсистема строится на использовании PCI-слотов и допускает установку до четырех графических 2D-акселераторов HP fxe, одного HP fx10 pro или одного профессионального графического 3D-акселератора HP Fire GL-UX. Компьютеры этой линейки оснащаются 64-разрядными операционными системами HP-UX 11i TCOE/MTOE, 11.00 ACE9911.

Компьютеры линейки с3750 оснащаются одним процессором PA-8700+/875 МГц с 2,25 Mбайт кэш-памяти и 8 Гбайт оперативной памяти. Графическая подсистема строится на использовании PCI-слотов и допускает установку до четырех графических акселераторов HP fxe, одного графического акселератора HP fx10 pro или одного HP Fire GL-UX. Операционные системы — HP-UX 11i TCOE/MTOE и HP-UX 11.0.

В компьютерах линейки j6750 от одного до двух процессоров PA-8700/750 МГц с 1,5 Mбайт кэш-памяти первого уровня и разделяемой кэш-памятью второго уровня емкостью 32 Мбайт, а также 16 Гбайт оперативной памяти. Графическая подсистема строится на использовании PCI-слотов и допускает установку трех акселераторов HP fxe, двух HP fx10 pro или двух HP Fire GL-UX.

Наконец, линейка с8000 — это от одного до двух процессоров PA-8800/1,0 ГГц с кэш-памятью 2,25 Mбайт, 16 Гбайт основной памяти. Графическая подсистема строится на использовании как PCI-слотов, так и AGP 8X-расширения и допускает установку в PCI-слоты до четырех графических акселераторов HP fxe и графических подсистем ATI FireGL T2-128p или в слоты AGP графических подсистем ATI FireGL X1-256p. Компьютеры работают под управлением HP-UX 11i TCOE/MTOE.

Sun Microsystems

Sun Microsustems принципиально не выпускает «ПК-образные» системы. Даже проявляемый ею интерес к процессорам Intel Xeon и AMD Opteron не привел к появлению многоцелевых ПК для домашнего применения. Тем не менее, известная ранее рабочими станциями исключительно на основе процессоров собственной архитектуры, в нынешнем году Sun приступила к выпуску рабочих станций на базе Opteron. Обе новых линейки рабочих станций, Java Workstation 1100z и 2100z, построены с большой долей унификации, но достаточно различаются с точки зрения использования в конкретных предметных областях.

Линейка 1100z — это машины с одним процессором Opteron с частотой от 1,8 до 2,4 ГГц и кэш-памятью второго уровня на 1 Мбайт, оперативной памятью ECC PC3200 емкостью 8 Гбайт. Графическая подсистема основана на использовании одного из PCI-акселераторов — nVidia Quadro NVS280 (2D), Quadro FX500 (начальный 3D-уровень), Quadro FX1100 (средний 3D-уровень), Quadro FX3000 (профессиональный 3D-уровень). Операционные системы — Solaris 9 и Red Hat Enterprise Linux. Среда графического интерфейса — Sun Java Desktop System.

Линейка 2100z — это машины на базе двух процессоров Opteron с частотой от 1,8 до 2,4 ГГц и кэш-памятью второго уровня на 1 Мбайт, основной памятью ECC PC3200 емкостью 8 Гбайт. Графическая подсистема и ОС аналогичны используемым в линейке 1100z.

Дебют этих станций оказался на редкость удачным. Не успели они выйти на рынок, как сразу же начали устанавливать в своем классе рекорды по производительности при выполнении приложений САПР (например, OCUS Benchmark v4, www.proesite.com).

Однако все это — машины начального уровня, а вот как обстоят дела с профессиональными индустриальными рабочими станциями на базе ОС Unix? Здесь Sun двигается в давно намеченном направлении, выпуская станции-лезвия нескольких серий. Все они позиционируются как полноценные 64-разрядные системы, что помимо 64-разрядных процессоров означает наличие предустановленной 64-разрядной операционной системы с полной поддержкой 64-разрядных графических библиотек (в случае с Sun — Solaris 8 или Solaris 9).

Sun Blade 150 — это 64-разрядная система, работающая под управлением не очень нового (модельный ряд 2002 года) процессора UltraSPARC IIi с тактовой частотой 550 или 650 МГц, с кэш-памятью второго уровня емкостью 512 Кбайт. Поддерживается до 2 Гбайт оперативной памяти. Графическая система — это либо до двух плат Sun XVR100 (уровень 2D) с поддержкой каждой из них до двух видеотерминалов, либо XVR500/XVR600. Операционная система Solaris 8 обеспечивает полную бинарную совместимость с предыдущими версиями Solaris, с линиями серверов и рабочих станций, поддерживая полную функциональность OpenGL.

Sun Blade 1500 представляет собой систему на базе более современного процессора UltraSPARC IIIi/1 ГГц с кэш-памятью второго уровня емкостью 1 Мбайт. Поддерживаются до 4 Гбайт оперативной памяти. Графическая система — три платы Sun XVR100 (уровень 2D) или две платы XVR500/XVR600. Операционная система — Solaris 9.

Sun Blade 2500 — это 64-разрядная двухпроцессорная система на базе UltraSPARC IIIi/1,28 ГГц с кэш-памятью второго уровня емкостью 1 Мбайт и 8 Гбайт оперативной памяти. Графическая система — три платы Sun XVR100, три XVR500/XVR600 или две высокопроизводительные профессиональные графические 3D-подсистемы Sun XVR1200. Операционная система — Solaris 9.

Ранее Sun выпускала и рабочую станцию Blade 2000, аналогичную Blade 2500, но на базе более мощного процессора UltraSPARC IIICu с 8 Мбайт кэш-памяти. Однако компания отказалась от этой модели по простой причине — при заданном соотношении стоимость/производительность рабочие станции такой мощности будут не по карману 25% целевого рынка, а остальные «не заметят» разницу в производительности при выполнении задач уровня сложности САПР или геоинформационных задач. Разница в стоимости Blade 2500 и Blade 2000, различающихся помимо модели процессора только емкостью кэш-памяти и интерфейсом жестких дисков (UltraSCSI против FC-AL), достигала 40%. Любопытно, что самая мощная по комплектации станция Sun Blade 2500 в Восточной Европе установлена в Москве, в ООО «Туполев», и предназначена для работы с большими сборками.

SGI

Три года о новинках SGI ничего не было слышно, хотя такие модели из «предыдущей» жизни компании, как Octane2 и Onyx2, до сих пор остаются если не технологической вершиной, то уж, по крайней мере, эталоном.

Линейка Fuel — это один процессор R16000A с тактовой частотой 800 или 700 МГц и кэш-памятью второго уровня на 4 Мбайт. Собственная графическая подсистема Vpro доступна в двух исполнениях: V10 — для станций «послабее» с 32 Мбайт графической памяти и 8 Мбайт памяти текстур, V12 — для профессионального применения с 128 Мбайт графической памяти и 104 Мбайт памяти текстур.

Tezro комплектуется одним, двумя или четырьмя процессорами MIPS R16000/700 МГц с кэшем второго уровня 4 Мбайт. Графическая подсистема — VPro в исполнении V12 с 128 Мбайт графической памяти и 104 Мбайт памяти текстур. Станции Tezro выпускаются в настольном и стоечном исполнении, что подчеркивает их архитектурное единство с семейством высокопроизводительных вычислительных систем SGI Onyx 3000, от которого линейка Tezro унаследовала архитектуру магистралей и промышленный подход к построению системы ввода-вывода, основанной на стандарте PCI-X.

Однако от Onyx 3000 станцию Tezro отличает система визуализации и «базис». Если в Tezro применяется VPro, то в Onyx 3000 — InfiniteReality4. Что же касается платформы, Onyx 3000 построены на принципиально иной основе — Itanium 2 и ОС Linux. Именно такая специфика перемещает Onyx 3000 в сектор промышленных высокопроизводительных вычислений, а не рабочих станций. SGI относит эти машины к категории визуализационный центр — нечто среднее между высокопроизводительными серверами, суперкомпьютерами (семейство Altix 3000) и рабочими станциями.

Визуализационные центры

Есть еще небольшой класс профессиональных задач для рабочих станций, требующих исключительно высокой производительности, наличия нескольких квазипараллельных каналов обработки и сверхвысокой мощности графического воспроизведения результатов в режиме реального времени. Такие рабочие станции обычно называют серверами визуализации или визуализационными центрами. Занимают они промежуточное положение между рабочими станциями и серверами, а по мощности и по охвату пользователей напоминают вычислительные центры. Изо всех серийно выпускаемых машин такого рода к серверам визуализации можно отнести «ветерана» SGI Onyx2 и два «новичка» — HP Visualization Center sv7 и Sun Fire V880z/V890z.

Решения HP и Sun принципиально различны, хотя и одинаково продуктивны. В HP решают задачу наращивания мощности визуализации кластерным методом, компонуя Visualization Center sv7 специализированными функциональными узлами — визуализационными узлами рендеринга. Мастер-узел такого «кластера» — уже известная нам станция HP j6750 под управлением HP-UX 11i. Каждый из узлов рендеринга (всего их четыре) — двухпроцессорный HP xw8000 с графической подсистемой nVidia Quadro FX под управлением Red Hat Linux 7.3.

Sun использует хорошо освоенную ею архитектуру SMP-серверов, устанавливая в них специализированные модули высокопроизводительной визуализации. В качестве SMP-«каркаса» используется старший сервер уровня рабочей группы — Sun Fire V880/890, в котором из четырех двухпроцессорных модулей один, два или три заменяются, соответственно, одним, двумя или тремя модулями высокопроизводительной визуализации Sun XVR4000. Управление как серверами, так и рабочими станциями осуществляется с помощью операционной системы Solaris.

Мощность серверов визуализации такова, что на их основе легко решаются задачи стереоскопического управляемого интерактивного взаимодействия в системе оператор — 3D-сцена. При этом «мощность» такой 3D-сцены может доходить до сотен тысяч элементов с независимыми траекториями движения. Реальная потребность в системах такого уровня сложности гораздо меньше, чем в рабочих станциях, но она есть и с каждым годом увеличивается.

Самое популярное применение таких мощных систем в САПР — виртуальный анализ пространственных решений больших сборок, особенно когда на пространственном макете или на прототипе анализ не может выполняться человеком. Речь идет об гетерогенных сборках повышенной плотности и размерности (приборные отсеки летательных аппаратов, подводных лодок, обвязка турбореактивных двигателей, полные компоновочные трехмерные схемы автомобилей и т.д.). Благодаря системам такого типа появилась возможность «показать» трехмерную структуру генома, исследовать динамические характеристики системы объемных моделей «авианосец — самолеты — водная поверхность с волнением» при выполнении ситуационного поведенческого моделирования.

Владимир Краюшкин (vkr@royint.com) — менеджер компании «Рой Интернэшнл Консалтанси», Ирина Лешихина (leshikhinaIY@mpei.ru), Марина Пирогова (marina@col.ru) — доценты Московского энергетического института.

Время на прочтение
10 мин

Количество просмотров 47K

IBM — один из крупнейших в мире производителей и поставщиков железа и программного обеспечения. Компания существует больше сотни лет, на протяжении всего этого периода она возглавляла технологический прогресс. Во многом благодаря ей у нас есть карты с магнитной полосой, жёсткие диски и персональные компьютеры.

Мы поговорим о противовоздушной обороне США, первом программируемом компьютере, альтернативном использовании производственных мощностей (для выпуска винтовок), первых массовых IBM PC, линейке ноутбуков ThinkPad и изобретениях, которые на долгие годы вошли в нашу жизнь.

У истоков IBM стоял Герман Холлерит, американский изобретатель. Он родился в семье немецких эмигрантов, окончил Горную школу при Колумбийском университете, стал ассистентом профессора У. Трубриджа в Колумбийском, а затем ассистировал его же в бюро по переписи населения. В 1880-е годы Холлерит разработал и запатентовал оборудование для работы с перфокартами, которые с начала 1700-х годов использовались в ткацких станках, а с 1822 года их применял в разностной машине Чарльз Бэббидж.

Изобретение электрической табулирующей системы позволило Холлериту ускорить процесс подсчёта результатов переписи населения. Если на подсчёт в 1880-м году потратили восемь лет, то в 1890, благодаря табулятору, у бюро ушёл на это один год. После переписи в США Холлерит получил звание профессора в Колумбийском университете. В течение последующих лет его изобретение использовали для проведения переписей в нескольких странах, включая Австрию, Канаду, Италию и Францию. Понимая потенциал своего изобретения, Холлерит в 1896 году открывает компанию Tabulating Machine Company. Свои машины TMC продаёт железнодорожным компаниям, правительственным учреждениям, ведёт международную торговлю.

В России до конца XIX века не было точных данных о населении. Эти цифры важны для государства как минимум для того, чтобы рассчитать количество военнообязанных граждан, а также для решения массы других вопросов управления страной.

В августе 1895 года директор Центра статистического комитета Н. А. Тройницкий в Берне на сессии Международного Статистического института представил коллегам Положение о всеобщей переписи в России, запланированной на 1897 год. На этой сессии выступал и Холлерит. Через год после этой встречи Холлерита пригласили в Россию на подписание контракта и проведение переписи. Компания Tabulating Machine Company, которую Холлерит открыл в 1896 году, предоставила России 35 использованных ранее машин в аренду и продала 70 табуляторов с сортировальными машинами и 500 перфораторов. Чтобы сократить затраты на перевозку оборудования, часть деталей производились на месте, в Петербурге.

Полный комплект состоял из одного табулятора, который суммировал одноименные признаки, тридцати перфораторов для подготовки перфокарт, двух сортировальных машин для группировки карт. Переписные листы отправлялись в штаб, в данном случае в Центр статистического контроля Российской Империи. Здесь работали более двух с половиной тысяч человек в нескольких отделениях. В разметочном напротив ответов ставили шифр признака, в проверочном — проверяли, не возникло ли ошибки, а в пробойном переносили шифры на перфокарты, каждая из которых соответствовала одному человеку. Последнее отделение, машинное, производило подсчёты с помощью табуляторов и сортировальных машин. Здесь подсчитывали итоги и группировали перфокарты. К сожалению, в России перепись заняла восемь лет по причине халатности некоторых людей, отвечавших за процесс.

Последний табулятор, который использовался при проведении переписи в Российской Империи. Фото: Политехнический музей

В 1901 году параллельно с TMC в США открыли Computing Scale Company, производившую весы. Эти весы упрощали продавцам жизнь, позволяя быстро подсчитать стоимость товара. Третьим «столпом» корпорации стала International Time Recording Company, производитель систем учёта рабочего времени.

Все три компании были объединены 16 июня 1911 года в Computing Tabulating Recording. Она продавала весы, приборы учёта рабочего времени, перфораторы для разметки перфокарт. Ответственным за слияние был американский бизнесмен Чарльз Рэнлетт Флинт. Он купил TMC за 2,3 миллиона американских долларов, из которых Герман Холлерит получил 1,2 миллиона.

В 1914 году в должность генерального директора вступил Томас Уотсон, и компания начала специализироваться только на больших табуляционных машинах.

Слоганом компании стало слово «Think». За четыре годы работы Уотсона доходы компании увеличились вдвое и достигли 9 миллиардов долларов. Компания активно работала с Европой, Южной Америкой, Азией и Австралией. В 1924 году происходит очередное переименование компании — CTR меняет название на International Business Machines. Ассортимент при этом расширяется, но главным продуктом на долгие годы остаются электрические табуляторы. Их компания производила и продавала до 1976 года. Табуляторы IBM использовали и в СССР.

Долгие годы IBM работала как с государственными учреждениями, так и с бизнесом. Правительственные заказы позволили компании даже во время Великой депрессии 1935-1939 года выплачивать зарплату сотрудникам и продолжать исследования. Во время войны производственные площадки IBM были заняты оружием — компания выпускала карабин M1 и автоматическую винтовку Browning.

Технологический гигант IBM стоял у истоков персональных компьютеров. Началось всё, конечно, не с ноутбуков ThinkPad, а c Mark I. Этот компьютер считается первым американским программируемым компьютером. Его построили в 1941 году. Разработчики во главе с капитаном 2-го ранга ВМФ США Говардом Эйкеном, инженером IBM, использовали наработки Чарльза Бэббиджа.

Компьютер, собранный из 765 000 деталей, достигает в длину 17 метров, его высота — 2,5 метра. Весит машина 4,5 тонн. Инженеры использовали 800 километров проводов. Каждую секунду машина могла выполнить три операции сложения или вычитания. Умножение занимало 6 секунд деление — 15,3 секунды. Огромная машина заменяла собой двадцать операторов с арифмометрами.

Одним из крупных правительственных заказов была работа с системой противоракетной обороны SAGE. В 1949 году военные в США были уверены, что Советский Союз имеет бомбардировщики, которые могут перелететь через Северный полюс и доставить в самый центр страны бомбу. Такие разведданные американцы получили после испытания СССР своей первой ядерной бомбы. Стране была нужна система раннего обнаружения, но противовоздушная оборона в то время собирала данные с радарных систем вручную.

Чтобы исправить положение, в 1950 году ВВС США заключили контракт с Массачуссетским технологическим институтом на проведение исследований в области противовоздушной обороны и разработку прототипа системы. Результатом работы стала система SAGE (Semi-Automatic Ground Environment), что значит «полуавтоматическая наземная среда».

Основой системы стали компьютеры AN/FSQ-7, или XD-1. Их производство взяла на себя компания IBM, заработав за срок реализации проекта 500 миллионов долларов. В проекте были заняты до 8 000 сотрудников, то есть 25% всей рабочей силы компании. Хотя в IBM могли бы работать и над программным обеспечением, за это компания не взялась: попросту было неясно, куда после окончания проекта можно было деть 2 000 программистов.

Системой управляли до 100 операторов, всего по стране разместили до 24 штабов. На экраны выводились оцифрованные данные, с которыми оператор работал с помощью светового пера. Машина XD-1 весила 250 тонн, потребляла 3 мегаватта электроэнергии и имела в конструкции 49 000 ламп. Каждую секунду компьютер XD-1 выполнял до 75 тысяч операций, что в десятки раз выше аналогов того времени.

Система SAGE проработала до 1983 года.

В 1956 года в должность главы IBM вступил сын Томаса Уотсона — Томас-Уотсон младший. Компания сфокусировалась на разработке и производстве компьютеров и программного обеспечения. Команда под руководством Джона Бэкуса в период с 1954 по 1957 годы разработала первый в мире язык программирования высокого уровня, имеющий транслятор и в дальнейшем получивший развитие вплоть до сегодняшнего дня — FORTRAN. Этот язык помог компании увеличить продажи компьютеров: он сделал работу с ними более «дружественной» для пользователей.

Первый стандарт языка был разработан в 1966 году иполучил название Fortran 66. В 1977 году вышел стандарт Fortran 77. В 1991 году появился Fortran 90. Fortran 95 создан в 1997 году. На сегодня последняя версия стандарта языка — Fortran 2008.

Перфокарта для языка FORTRAN

Первый жёсткий диск выпустила IBM в 1956 году. Дисковое хранилище IBM 350 на 5 миллионов 6-битных символов (около 3,75 Мб, если считать в 8-битных) было компонентом компьютера IBM 305 RAMAC. Внутри хранилища — 50 дисков по 24 дюйма в диаметре (610 мм) с сотней поверхностей для записи.

Этот коммерческий компьютер обходился в 1957 году в 3 200 долларов в месяц. Сегодня это около 28 000 долларов.

XD-1, которые IBM производила для системы SAGE, не были разработкой компании — те компьютеры сделали в МТИ. К 1959 году IBM сделала собственные компьютеры на транзисторах, которые ВВС США уже могли использовать в системе раннего оповещения ПВО.

7 апреля 1964 года IBM представила «массовую» линейку мейнфреймов для бизнеса IBM System/360, которая содержала несколько систем с разным уровнем производительности, разным размером и, соответственно, разной доступностью в плане стоимости. На разработку System/360 компания потратила 5 миллиардов американских долларов. С учётом инфляции на 2016 год это примерно 39,66 миллиардов.

IBM/360 была первой 32-разрядной компьютерной системой. Старшие модели линейки были одними из первых компьютеров с виртуальной памятью.

В качестве накопителей система использует магнитные диски (IBM 2311 и IBM 2314), ячейки данных (IBM 2321), накопители на магнитных лентах, имела устройства для работы с бумажными лентами.

Накопитель на магнитных дисках IBM 2311

Накопитель на ячейках данных IBM 2321

В 2016 году, спустя 52 года после запуска линейки System/360, IBM продолжает выпускать совместимые с ними мейнфреймы — линейку IBM System z.

В сентябре 1975 года IBM выпустила портативный персональный компьютер 5100. Он работал на процессора IBM PALM с тактовой частотой 1,9 МГц, был оснащен от 16 Кб до 64 Кб оперативной и от 32 Кб до 64 Кб постоянной памяти. Эта профессиональная машина стоила около 20 000 долларов, что в переводе на деньги 2016 года составляет 91 420 долларов. Это решение подходило только для крупного бизнеса.

В 1981 году IBM запустила линейку IBM PC. Компьютер был построен на процессоре Intel 8088 с тактовой частотой 4,77 МГц, имел от 16 до 256 КБ памяти, до двух флоппи-дисководах на дискетах 5 1/4 дюйма и работал на операционной системе DOS от компании Microsoft.

Важным отличием от IBM 5100 стала ценовая политика. Теперь компьютер стал массовым, доступным (относительно): он обошёлся бы всего в 3 005 долларов в топовой конфигурации. На 2016 год это около 8 130 долларов. Бюджетная модель, «домашняя», с 16 Кб оперативной памяти, стоила 1 565 долларов, это около 4 200 долларов на сегодня.

В начале 1980-х годов компании было важно не упустить момент создания рынка персональных компьютеров, выйти на него с конкурентоспособными продуктами. Если в мейнфреймах компании равных не было, то на рынке персональных компьютеров уже были Commodore PET, Atari, Apple II и Radio Shack TRS-80.

К 1988 году было произведено 25 миллионов IBM-совместимых ПК, из них 15 миллионов выпустила IBM.

В 1992 году компания запустила ещё одну знаковую линейку продуктов: ноутбуки ThinkPad. Дизайн ноутбуков разрабатывал Ричард Саппер, который консультировал компанию по вопросам промышленного дизайна с 1980 года. Серые машины перевоплотились в элегантные чёрные минималистические корпуса. Саппер создал знаменитый трекпойнт для управления курсором — красную кнопку посредине клавиатуры, ставшую визитной карточкой линейки.

ThinkPad 700c для IBM, 1992 год

Модифицированная модель ThinkPad 750 использовалась НАСА для работы в космосе. Сейчас их заменили Lenovo ThinkPad T61P.

ThinkPad X1 для Lenovo, 2012 год

Часть изобретений, сделанных в лабораториях IBM, для нас являются обыденностью. Например, магнитная полоса на пластиковых картах.

Штрих-коды и перфорация никогда не отличались надёжностью, и для банковских карт было в 1960-е годы было необходимо придумать особенный способ хранения данных. Инженер IBM Форрест Перри решил попробовать приклеить магнитную полосу на карту. Она разорвалась. По легенде, жена подсказала ему попробовать вплавить полосу в пластик.

Сейчас производство карт с магнитной полосой выглядит следующим образом: печатается пластиковая основа — обе стороны карты накрывают двумя листами ламината, закрепляют на поверхности магнитную полосу и укладывают в термопресс, в котором этот сэндвич обрабатывается при температуре 160 градусов.

Сегодня все банковские карты имеют магнитную ленту, хотя всё чаще начинают использовать чипы и NFC. Магнитный слой карты содержит три полосы. Ранее на третьем треке хранился пин-код для работы карты в банкоматах, не имеющих доступа к сети. Теперь используются только два.

Первый прототип карты с магнитной полосой

Ещё одно изобретение, которое на долгие годы вошло в мир информационных технологий — дискета. Магнитные ленты в бобинах были хорошим накопителем, но имели один большой недостаток: скорость низкая из-за последовательного доступа к данным. В 1960-е годы команда Алана Шугарта в лаборатории IBM пыталась исправить этот недостаток.

Старший инженер Дэвид Нобль в 1967 году предложил использовать гибкий магнитный диск, помещённый в защитный кожух. В 1971 году компания представила первую 8-дюймовую дискету на 80 килобайт и дисковод для неё. В том же году Шугарт ушёл из компании и основал Shugart Technology, после чего присоединился к разработки мини-флоппи дисков.

Оператор ЭВМ использует 8-дюймовую дискету

IBM продолжают работать над методами хранения информации, которые, как кажется простому потребителю, канули в Лету. Многие люди никогда не видели и не держали в руках аудиокассеты и видеокассеты, а многие уже забыли, как они выглядят. При этом для бизнеса и исследовательских центров до сих пор магнитные ленты имеют огромное значение.

Для хранения результатов работы Большого адронного коллайдера ЦЕРН использует магнитную ленту. Облака с магнитными лентами совмещает НАСА и телеканал Discovery. IBM улучшает форматы, и в 2015 году учёные смогли записать данные на магнитную ленту с эффективностью в 123 миллиарда бит на квадратный дюйм. Это выше существующего с 2012 года формата LTO-6, по которому можно записать 2,5 ТБ данных на плёнку среднего класса.

В 2012 году IBM совместно с Fujifilm начали разработку опытных образцов кассет размерами 10х10х2 сантиметра, способных хранить до 35 терабайт данных каждая.

В лабораториях компании продолжают работать над различными вопросами, которые способны повлиять на будущее человечества. Например, над искусственным интеллектом. Одним из самых известных проектов в этой области стал IBM Watson — когнитивная система, понимающая, делающая выводы и способная обучаться. В 2011 году суперкомпьютер Watson играл в шоу Jeopardy, российский аналог которого — «Своя игра».

Использование системы может быть самое разное — от помощи в поиске подарка на праздники до постановки диагноза и консультаций по лечению для онкологов. Да, и ещё IBM Watson придумывает рецепты блюд.

Если говорить о суперкомпьютерах, то на 2016 год IBM с Sequoia и Mira занимает в ТОП-10 четвёртую и шестую позиции.

В 2005 году компания Lenovo купила за 1,25 миллиарда долларов у IBM подразделение по производству персональных ПК и стала третьей по величине компанией на этом рынке. В 2012 году Lenovo заняла первое место по поставкам персональных компьютеров благодаря покупке компьютерного бизнеса IBM. В сентябре 2014 года IBM продала бизнес по производству x86-серверов.

Компания разработала жёсткие диски, дискеты, банковские карты с магнитной полосой, компьютеры, суперкомпьютеры. Большинство наших компьютеров сегодня были созданы благодаря IBM. То же касается и ноутбуков. Зачем компания продала часть своих «железных» подразделений?

IBM стала уходить от «железа» в сторону консалтинга. В 2002 году IBM купила консалтинговое подразделение аудиторской компании PricewaterhouseCoopers, потратив на это 3,5 миллиарда долларов. Сегодня этот бизнес приносит более половины дохода компании.

Инженерная деятельность в современных условиях тесно связана с использованием персональных электронных вычислительных машин (ПЭВМ) и микропроцессоров. В последние годы в инженерной практике вычислительная техника широко применяется для выполнения расчетов, автоматизации проектирования, организации и планирования экспериментальных исследований, для обработки результатов испытания машин, механизмов, аппаратов и для многих других целей. В настоящее время инженеры любой специальности должны приобрести в вузе умения и навыки решения производственных и научных задач с помощью ЭВМ. С этой целью в учебные планы всех инженерных специальностей введены дисциплины, обеспечивающие углубленное изучение математики, программирования, вычислительной техники, новых информационных технологий. Сейчас обучение в технических вузах поставлено таким образом, что студенты с первого курса пользуются персональными электронными вычислительными машинами. Если раньше своего рода символом инженерного труда была логарифмическая линейка, то теперь все большее и большее количество студентов имеют в своем личном пользовании ПЭВМ. Термин САПР «Система автоматического проектирования» (в английской нотации CAD) появился в конце пятидесятых годов, когда Д.Т.Росс начал работать над одноименным проектом в Массачусетском Технологическом Институте (MIT). Первые CAD — системы появились десять лет спустя.

За последние 25 лет CAD — системы, как системы геометрического моделирования, были значительно усовершенствованы: появились средства 3D- поверхностного и твердотельного моделирования, параметрического конструирования, был улучшен интерфейс. Несмотря на все эти усовершенствования, касающиеся, в основном, геометрических функций, CAD — системы оказывают конструктору слабую помощь с точки зрения ВСЕГО процесса конструкторского проектирования. Они обеспечивают описание геометрических форм и рутинные операции, такие как образмеривание, генерация спецификаций и т.п. Эти ограничения и чисто геометрический интерфейс оставляет методологию конструкторской работы такой же, какой она была при использовании чертежной доски.
Развитие получили также системы автоматизации проектирования технологических процессов (CAPP) и программирования изготовления деталей на станках с ЧПУ (CAM). Однако, подобно CAD — системам, эти усовершенствования не затронули ПРОЦЕСС проектирования: CAPP — системы могут генерировать технологические процессы, но только при условии предварительного специального описания изделия с помощью конструкторско — технологических элементов. CAM -системой может быть использована геометрическая модель CAD — системы, но все функции CAPP — системы (проектирование технологии обработки)- перекладываются на инженера. Помимо проектирования, инженерная деятельность связана с инженерным бизнесом и менеджментом. Сюда, в частности, входят автоматизированные системы управления производством (АСУПр).
Эти системы обычно развиваются без какой — либо интеграции с САПР. Итак, до последнего времени концепция автоматизации труда конструктора базировалась на принципах геометрического моделирования и компьютерной графики. При этом, системы компьютеризации труда конструкторов, технологов, технологов — программистов, инженеров — менеджеров и производственных мастеров развивались автономно и Инженерные Знания — основа проектирования, оставались вне компьютера. Такое положение не удовлетворяет современным требованиям к автоматизации. Сейчас необходима комплексная компьютеризация инженерной деятельности на всех этапах жизненного цикла изделий, которая получила название CALS (Computer Aided Life-cycle System) технологии. Традиционные САПР с их геометрическим, а не информационным ядром, не могут явиться основой для создания таких систем. Сегодня каждое изделие в процессе своего жизненного цикла должно представляться в компьютерной среде в виде иерархии информационных моделей, составляющих единое целое и имеющих соподчиненность . В промышленном производстве давно царит жесткая конкуренция. Чтобы выжить в этих нелегких условиях предприятиям приходится как можно быстрее выпускать новые изделия, снижать их себестоимость и повышать качество.
В этом им помогают современные системы автоматизированого проектирования (САПР), позволяющие облегчить весь цикл разработки изделий — от выработки концепции до создания опытного образца и запуска его в производство. Тем самым значительно ускоряется процесс создания новой продукции без ущерба качеству. Поэтому сейчас без САПР не обходится ни одно конструкторское или промышленное предприятие. И хотя на долю указанных систем приходится лишь около 3% рынка ПО, они играют очень важную роль, поскольку помогают создавать товары, без которых невозможно представить нашу повседневную жизнь: автомобили, самолеты, бытовые приборы, промышленное оборудование и, следовательно, являются одной из движущих сил современной промышленности и мировой экономики. . Термин «САПР для машиностроения» в нашей стране обычно используют в тех случаях, когда речь идет о пакетах программ для автоматизированного проектирования (CAD), подготовки производства (CAM) и инженерного анализа (CAE).
Существуют САПР и для других областей — разработки электронных приборов, строительного проектирования. Идея автоматизировать проектирование зародилась в конце 50-х годов прошлого века, почти одновременно с появлением коммерческих компьютеров. А уже в начале 60-х ее воплотила компания General Motors в виде первой интерактивной графической системы подготовки производства. В 1971 г. создатель этой системы доктор Патрик Хэнретти (Patrick Hanratty) основал компанию Manufacturing and Consulting Services (MCS) и разработал методики, которые составили основу большинства современных САПР. Вскоре появились и другие CAD-пакеты. В то время они работали на мэйнфреймах и мини-компьютерах и стоили очень дорого — в среднем 90 тыс. долл. за одно рабочее место. Очевидно, что лишь крупные предприятия могли позволить себе идти в ногу со временем. Одновременно стали появляться и первые CAM-программы, позволяющие частично автоматизировать процесс производства с помощью программ для станков с ЧПУ, и CAE-продукты, предназначенные для анализа сложных конструкций.
Так в 1971 г. компания MSC.Software выпустила систему структурного анализа MSC.Nastran, которая до сих пор занимает ведущее положение на рынке CAE. К середине 80-х годов системы САПР для машиностроения обрели форму, которая существует и сейчас. Но впереди их ждало много любопытных перемен. Появление микропроцессоров положило начало революционным преобразованиям в области аппаратного обеспечения — наступила эра персональных компьютеров. Но для трехмерного моделирования мощности первых ПК не хватало. Поэтому в 80-е годы поставщики «серьезных» средств автоматизации проектирования ориентировались на компьютеры на базе RISC-процессоров, работавшие под управлением ОС Unix, — они были намного дешевле мэйнфреймов и мини-машин. Параллельно снижалась стоимость ПО, и к началу 90-х средняя цена рабочего места снизилась до 20 тыс. долл. — САПР становились доступнее. Но в массовый продукт они превратились лишь тогда, когда компания Autodesk разработала свой знаменитый пакет AutoCAD стоимостью всего 1 тыс. долл. Правда, в те времена ПК были 16-разрядными, и их мощности хватало лишь для двумерных построений — черчения и создания эскизов. Однако это не помешало новинке иметь огромный успех у пользователей. . Наиболее бурное развитие САПР происходило в 90-х годах, когда Intel выпустила процессор Pentium Pro, а Microsoft — систему Windows NT. Тогда на поле вышли новые игроки «средней весовой категории», которые заполнили нишу между дорогими продуктами, обладающими множеством функций, и программами типа AutoCAD. В результате сложилось существующее и поныне деление САПР на три класса: тяжелый, средний и легкий.
Такая классификация возникла исторически, и хотя уже давно идут разговоры о том, что грани между классами постепенно стираются, они продолжают существовать, так как системы по-прежнему различаются и по цене, и по функциональным возможностям. Следует добавить, что кроме универсальных САПР также выпускаются и различные специализированные продукты, например, для инженерного анализа, расчета трубопроводов, анализа литья металлов, проектирования металлоконструкций и множества других конкретных задач. На основе проведенного анализа структуры эксперной системы, можно утверждать, что такая вычислительная среда имеет прямое применение для инженерной деятельности как средство автоматизации проектных работ, если проектирование ведется от прототипа, по восходящей технологии или на высших иерархических уровнях той или иной системы проектирования. Однако, если объект проектирования можно формально описать, возникает потребность, с одной стороны, использовать приемы, характерные для инженерной деятельности, а с другой — привлечь знания математиков для использования формальных методов принятия решения.
Кроме того, дальнейшее развитие САПР, по мнению многих разработчиков, должно идти по пути создания вычислительных систем, которые «лояльны» к пользователю, легко тиражируются и обладают свойством развития. В ближайшее время при построении САПР необходимо обеспечить решение следующих задач: обучение пользователя, которое сводится к обучению входным языкам, представлению справочной информации, адаптированной к характеру запроса, диагностике ошибок и сопровождению пользователя в процессе проектирования; обучение САПР, предполагающее настройку системы на конкретную предметную область или класс проектных процедур; организация диалога в процессе проектирования с целью описания объекта проектирования, технологического задания и заданий на выполнение проектных процедур; изготовление проектной и справочной документации, оформляющей проектные решения; контроль за функционированием системы и отображение статистических данных о количестве и качестве проектных решений. Одни из наиболее мощных САПР – Unigraphics NX компании EDS, CATIA французской фирмы Dassault Systemes (которая продвигает ее вместе с IBM) и Pro/Engineer от РТС (Parametric Technology Corp.).
Главная особенность таких мощных САПР — обширные функциональные возможности, высокая производительность и стабильность работы — все это результат длительного развития. Важную роль в становлении среднего класса сыграли два ядра твердотельного параметрического моделирования ACIS и Parasolid, которые появились в начале 90-х годов и сейчас используются во многих ведущих САПР. Геометрическое ядро служит для точного математического представления трехмерной формы изделия и управления этой моделью. Полученные с его помощью геометрические данные используются системами CAD, CAM и САЕ для разработки конструктивных элементов, сборок и изделий. Программы «легкой» категории служат для двумерного черчения, поэтому их обычно называют электронной чертежной доской. К настоящему времени они пополнились некоторыми трехмерными возможностями, но не имеют средств параметрического моделирования, которыми обладают тяжелые и средние САПР. Первая чертежная система Sketchpad была создана еще в начале 60-х годов, а затем появилось немало других продуктов такого рода, использующих достижения компьютерной графики. Однако подлинный расцвет в этой области наступил лишь в 80-е годы с появлением персональных компьютеров. Пионером в этой области стала компания Autodesk, которая в 1983 г. выпустила САПР для ПК под названием AutoCAD. Таким образом, развитие Систем автоматического проектирования идет двумя путями — эволюционным и революционным.
В свое время революционный переворот произвели первые САПР для ПК и системы среднего класса. Сейчас рынок развивается эволюционно: расширяются функциональные возможности продуктов, повышается производительность, упрощается использование. Но, возможно, вскоре нас ждет очередная революция. Аналитики из Cambashi считают, что это произойдет, когда поставщики САПР начнут использовать для хранения инженерных данных (чертежей, трехмерных моделей, списков материалов и т. д.) не файловые структуры, а стандартные базы данных SQL-типа. В результате инженерная информация станет структурированной, и управлять ею будет гораздо проще, чем теперь.

Преимущество Использования     Сегодня ни у кого не вызывает сомнения целесообразность использования САПР (систем автоматизации проектирования) на промышленных предприятиях. Программные продукты САПР открывают производителям новые возможности по сокращению сроков выпуска новых изделий на рынок. Улучшают качество продукции, сокращают затраты на проектирование и производство. Предприятия, внедряющие такие системы, реально повышают свою конкурентоспособность. Реагируя на растущие потребности пользователей, поставщики САПР постоянно расширяют функциональность своих продуктов. Однако чем сложнее используемое программное обеспечение, тем выше требования к квалификации специалистов, работающих с данным программным комплексом.

Обновлено: 21.03.2023

Создавалась после окончания Второй мировой войны научно-исследовательскими организациями ВПК США для применения в аппаратно-программном комплексе управления силами и средствами континентальной противовоздушной обороны, — первая такая система была создана американцами в 1947 г. [4] Первая советская система автоматизированного проектирования была разработана в конце 1980-х гг. рабочей группой Челябинского политехнического института, под руководством профессора Кошина А. А. [5]

Использование САПР в проектировании электронных систем известно как автоматизация электронного проектирования (англ. EDA). В механическом проектировании САПР известен как механическая автоматизация проектирования (англ. MDA) или автоматизированное составление чертежей (англ. CAD), который включает процесс создания технического чертежа с использованием компьютерного программного обеспечения [6] .

Программное обеспечение САПР для механического проектирования использует векторную графику в целях изображения объектов традиционного черчения или может также создавать растровую графику, отображающую общий вид проектируемых объектов. Тем не менее, это включает в себя больше, чем просто шаблонные формы. Как и при ручном создании технических и инженерных чертежей, выходные данные САПР должны передавать информацию, такую ​​как характеристики используемых материалов, процессы, размеры и допуски, в соответствии с соглашениями для конкретных приложений.

CAD может использоваться для проектирования кривых, фигур и сложных конструкций в двумерном (2D) пространстве; или кривых, поверхностей и твёрдых тел в трёхмерном (3D) пространстве. При разработке систем используются внешние ссылки, а также динамические блоки. Благодаря САПР появилась возможность управлять 3D-печатью [7] .

САПР является важным звеном в промышленном конструировании, широко используемым во многих отраслях, в том числе в автомобильной, судостроительной и аэрокосмической промышленности, промышленном и архитектурном проектировании, протезировании и многих других. САПР также широко используется в создании компьютерной анимации для спецэффектов в фильмах, рекламных и технических материалах, часто называемых цифровым контентом. Современное повсеместное распространение компьютеров означает, что даже флаконы для духов и диспенсеры для шампуней сегодня разрабатываются с использованием информационных технологий, невиданных инженерами 1960-х годов. Из-за своей огромной экономической важности, САПР стал основной движущей силой исследований в области вычислительной геометрии, компьютерной графики (как аппаратной, так и программной) и дискретной дифференциальной геометрии [8] .

Создание и разработка САПР – одно из главных направлений научно технического процесса. Это объясняется тем, что промышленный потенциал страны определяется не только возможностями массового производства новейших изделий техники, но и возможностями их быстрого проектирования. Так как количество вновь разрабатываемых отраслями промышленности изделий удваивается каждые 15 лет, а их сложность каждые 10 лет, то требования к сроку и качеству их проектирования непрерывно растут. До последнего времени возникающие при этом проблемы решались в основном за счет постоянного увеличения численности инженерно–технических работников и частично за счет роста производительности труда. Такой экстенсивный путь развития производства сегодня признан не эффективным.

И еще один факт в пользу САПР. В мире производительность труда в промышленности за последние 100 лет в среднем возросла на 100%, а рост производительности труда в проектировании только на 20%. Поэтому внедрение средств ВТ в практику проектирования на системной основе, создание систем автоматизированного проектирования позволит устранить это противоречие, т.к. САПР является своеобразным конвейером для проектирования соответствующих изделий.

История создания и развития САПР еще короче, чем история эволюции ЭВМ. Трудно назвать область человеческой деятельности, которая развивалась бы так быстро. В развитии САПР условно можно выделить четыре временных периода:

1. 50–60 гг. 20 столетия . В этот период проводились теоретические исследования возможности решения конструкторских задач на ЭВМ;

2. 60–70 гг. 20 столетия. В этот период осуществлялась разработка методов, алгоритмов и программ решения отдельных задач для различных этапов проектирования;

3. С 70 гг. по 90-е годы 20-го века ведется разработка и совершенствования САПР, а также продолжена работа по совершенствованию методов проектирования и созданию, соответствующей уровню технологического процесса конструктивной базы ЭВТ.

4. Начало 21 века характеризуется разработкой гибких и универсальных систем проектирования, которые могут использоваться в любых отраслях промышленности.

САПР первого поколения позволяла решать отдельные технологические задачи, построенные на базе математического моделирования технологических процессов, которые не были информационно взаимосвязаны. Это являлось большим недостатком, поскольку отсутствие информационной взаимосвязи между проектируемыми процессами не давало возможности осуществления автоматизированного проектирования.

В САПР второго поколения интенсивно разрабатываются небольшие, но информационно связанные между собой системы проектирования, которые позволяли охватить производство в целом, исключая нюансы и подробности технологии. В этот период появился многоуровневый иерархический методпроектирования, позволяющий осуществлять поэтапное автоматизированное проектирование и введение системы в работу.

Недостатком этих систем являлась их узкая специализация, жесткая связь между программным и информационным обеспечением. В связи с этим, программное обеспечение не являлось универсальным, не было возможности его использования для различных технологических процессов. Поэтому появилась необходимость разработки САПР для различных технологических процессов, но для данного периода времени это было очень дорого.

Учитывая основные недостатки комплексных средств САПР второго поколения, при разработке САПР третьего поколения было четко разделено информационное и программное обеспечение. Это позволило унифицировать САПР и дало возможность применения стандартных комплексных средств (КС САПР) в различных отраслях промышленности. Несомненно, это был существенный рывок для развития науки и технологий.

И, наконец, САПР четвертого поколения, разработанные на стыке смены тысячелетий, отличаются гибкостью программного обеспечения, интеграцией решаемых задач, универсальностью и большими возможностями технического обеспечения, что позволяет применять их практически в любых отраслях промышленности.

Цели создания и задачи

В рамках жизненного цикла промышленных изделий САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства.

Система автоматизированного проектирования (САПР, в англоязычном написании CAD System — Computer Aided Design System) — это система, реализующая проектирование, при котором все проектные решения или их часть получают путем взаимодействия человека и ЭВМ.

По сравнению с историей развития вычислительной техники история развития автоматизированных систем очень коротка, она не насчитывает и пятидесяти лет. Однако без этих систем компьютеры никогда бы не стали тем, чем они являются сейчас – орудием труда миллионов специалистов, занятых проектированием в самых разных областях.

В настоящий момент существует несколько классификационных подгруппСАПР. Из них три основных:

― машиностроительные САПР (MCAD — Mechanical Computer Aided Design),

― архитектурно-строительные САПР (CAD/AEC — Architectural, Engineering, and Construction),

― САПР печатных плат (ECAD — Electronic CAD/EDA — Electronic Design Automation).

Наиболее развитым среди них является рынок MCAD, по сравнению с которым секторы ECAD и CAD/AEC довольно статичны и развиваются слабо.

Рассмотрим процесс развития автоматизирован ного проектирования в машиностроении.

Современный рынок машиностроения предъявляет все более жесткие требования к срокам и стоимости проектных работ. Проведение конструкторских работ, нацеленных на создание качественной, конкурентоспособной продукции, связано с подготовкой точных математических моделей узлов и агрегатов, а также с выполнением огромного объема математических расчетов, необходимых для инженерного анализа конструкций. Основной путь повышения конкурентоспособности предприятия связан с резким сокращением сроков создания моделей и ускорением расчетов математических параметров на всех этапах разработки продукции. Таким образом, применение высокопроизводительных систем автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа (CAE/CAD/CAM-систем) стало ключевым элементом бизнеса предприятия, работающего на современном рынке машиностроения.

Применение линейки, циркуля и транспортира на чертежной доске привело к технической революции начала XIX века. Для повышения точности все построения выдерживали в максимально возможном масштабе, при этом погрешность построений составляла не менее 0,1 мм, а при задании угловых значений — не менее 1 мм на одном метре. Таковы пределы точности при геометрическом моделировании на кульмане. Появление ЭВМ стало благоприятной предпосылкой для развития машинной графики, которая включила в себя дисциплины геометрического моделирования и вычислительной геометрии. Основная их задача состоит в решении геометрических задач в аналитической и вычислительной (алгоритмической) форме.

История САПР в машиностроении разделяется на несколько этапов.

В начале 50-х годов прошедшего столетия в основу идеологии автоматизированного проектирования положены разнообразные математические модели, такие как теория B-сплайнов. Объекты проектирования стали рассматриваться с точки зрения различных областей науки, базовые подсистемы САПР разделились на геометрические, прочностные, аэродинамические, тепловые, технологические, и впоследствии их стали классифицировать как CAD, CAE, CAM, PDM, PLM.

На первом этапе развития возможности систем в значительной мере определялись характеристиками имевшихся в то время недостаточно развитых аппаратных средств ЭВМ. Для работы с системами САПР использовались графические терминалы, подключаемые к мэйнфреймам. Процесс конструирования механических изделий заключается в определении геометрии будущего изделия, поэтому история CAD-систем практически началась с создания первой графической станции. Такая станция, появившаяся в 1963 г, использовала дисплей и световое перо. Ее создатель И. Сазерленд в дальнейшем работал в агентстве ARPA и возглавлял департамент анализа и обработки информации, а позже стал профессором Гарвардского университета.

Развитие компьютерной графики сдерживалось не только аппаратными возможностями вычислительных машин, но и характеристиками программного обеспечения, которое должно было стать универсальным по отношению к использовавшимся аппаратным средствам представления графической информации. С 70-х годов прошлого века разрабатывался стандарт графических программ. Стандарт на базисную графическую систему включал в себя функциональное описание и спецификации графических функций для различных языков программирования.

В 1977 г. ACM представила документ Core, который описывал требования к аппаратно-независимым программным средствам. В 1982 г. появилась система Graphical Kernel System (GKS), принятая в качестве стандарта в 1985 г, а уже в 1987 г. был разработан вариант GKS-3D с ориентацией на 3D-графику.

Параллельно с развитием CAD-систем бурное развитие получили CAM-системы автоматизации технологической подготовки производства. В 1961 г. был создан язык программирования APT, впоследствии этот язык стал основой многих других языков программирования применительно к оборудованию с числовым программным управлением. Параллельно с работами, проводившимися в США, в СССР Г.К. Горанский создал первые программы для расчетов режимов резания.

Разработанный к 1950 г. метод конечных элементов послужил толчком к развитию систем инженерного анализа CAE. В 1963 г. был предложен способ применения метода конечных элементов для анализа прочности конструкции путем минимизации потенциальной энергии.

К 1970 г. был создан пакет под названием NASTRAN. Среди компаний, участвовавших в разработке, была MSC (MacNeal-Schwendler Corporation), которая с 1973 г. начала самостоятельно развивать пакет MSC.NASTRAN, впоследствии ставший мировым лидером в своем классе продуктов. С 1999 г. компания MSC называется MSC.Software Corporation.

В 1976 г. был разработан программный комплекс DYNA-3D (позднее названный LS-DYNA).

Мировым лидером среди программ анализа на макроуровне считается комплекс Adams (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems), разработанный и совершенствуемый компанией Mechanical Dynamics Inc. (MDI). Компания создана в 1977 г. Основное назначение комплекса Adams — кинематический и динамический анализ механических систем с автоматическим формированием и решением уравнений движения.

Широкое внедрение систем САПР в то время сдерживалось высокой стоимостью программных продуктов и «железа». Так, в начале 80-х годов прошлого века стоимость одной лицензии CAD-системы доходила до $100000 и требовала использования дорогостоящей аппаратной платформы.

Новый этап развития ознаменовался началом использования графических рабочих станций под управлением ОС Unix.

В середине 80-х годов компании Sun Microsystems и Intergraph предложили рабочие и графические станции с архитектурой SPARC. Фирма DEC разработала автоматизированные рабочие места на компьютерах VAX, появились персональные компьютеры на основе процессоров i8086 и i80286.

Эти разработки позволили снизить стоимость CAD-лицензии до $20000 и создали условия более широкого применения для CAD/CAM/CAE-систем.

В этот период математический аппарат плоского геометрического моделирования был хорошо «доведен», способствуя развитию плоских CAD-систем и обеспечивая точность геометрии до 0,001 мм в метровых диапазонах при использовании 16-битной математики. Появление 32-разрядных процессоров полностью обеспечило потребности плоских CAD-систем для решения задач любого масштаба.

Развитие CAD-систем следовало двум подходам к плоскому моделированию, которые получили название твердотельный и чертежный. Чертежный подход оперирует такими основными инструментами как отрезки, дуги, полилинии и кривые. Операциями моделирования на их основе являются продление, обрезка и соединение. В твердотельном подходе основными инструментами являются замкнутые контуры, а остальные элементы играют вспомогательную роль. Главными операциями моделирования являются булевы объединение, дополнение, пересечение.

В 80-е годы прошлого века характеристики использовавшегося для САПР вычислительного оборудования значительно различались. Аппаратной платформой CAD/CAM-систем верхнего уровня были дорогие высокопроизводительные рабочие станции с ОС Unix. Такая техника позволяла выполнять сложные операции как твердотельного, так и поверхностного объемного моделирования применительно к деталям и сборочным узлам из многих деталей.

Идеология систем объемного моделирования базируется на объемной мастер-модели; при этом определяется геометрия поверхности не по проекциям отдельных сечений, а интегрально — для всей спроектированной поверхности. Используя модель, можно получить информацию о координатах любой точки на поверхности, а также сформировать плоские изображения: виды, сечения и разрезы.

Геометрическая модель позволяет легко получить такие локальные характеристики как нормали, кривизны и интегральные характеристики — массу, объем, площадь поверхности, момент инерции.

Системы объемного моделирования также базируются на двух подходах к построению поверхностей модели: поверхностном и твердотельном. При использовании поверхностного моделирования конструктор определяет изделие семейством поверхностей. При твердотельном способе конструктор представляет изделие семейством геометрических примитивов, таких как куб, шар, цилиндр, пирамида, тор.

В отличие от чертежа модель является однозначным представлением геометрии и количественного состава объекта. Если в сборочном чертеже болт представляется несколькими видами, то в объемной сборке — одним объектом, моделью болта.

Поверхностное моделирование получило большее распространение в инструментальном производстве, а твердотельное — в машиностроении. Современные системы, как правило, содержат и тот, и другой инструментарий и позволяют работать как с телами, так и с отдельными поверхностями, используя булевы и поверхностные процедуры.

Принято делить CAD/CAM-системы по их функциональным характеристикам на три уровня (верхний, средний и нижний). В 80-е годы прошлого века такое деление основывалось на значительном различии характеристик использовавшегося для САПР вычислительного оборудования. CAD-системы нижнего уровня предназначались только для автоматизации чертежных работ, выполнявшихся на низкопроизводительных рабочих станциях и персональных компьютерах.

К 1982 г. твердотельное моделирование начали применять в своих продуктах компании IBM, Computervision, Prime, но методы получения моделей тел сложной формы не были развиты, отсутствовал аппарат поверхностного моделирования. В 1983 г. была разработана техника создания 3D-моделей с показом или удалением скрытых линий. В 1986 г. компания Autodesk выпустила свой первый CAD-продукт Autocad — однопользовательскую версию на языке «C» с поддержкой формата IGES.

В области автоматизации проектирования унификация основных операций геометрического моделирования привела к созданию универсальных геометрических ядер, предназначенных для применения в разных САПР. Распространение получили два геометрических ядра: Parasolid (продукт фирмы Unigraphics Solutions) и ACIS (компания-разработчик Spatial Technology). Ядро Parasolid было разработано в 1988 г. и в следующем году стало ядром твердотельного моделирования для CAD/CAM Unigraphics, а с 1996 г. — промышленным стандартом.

Необходимость обмена данными между различными системами на различных этапах разработки продукции способствовала стандартизации описаний геометрических моделей. Вначале появился стандарт IGES (Initial Graphics Exchange Specification). Фирма Autodesk в своих продуктах стала использовать формат DXF (Autocad Data eXchange Format). Затем были разработаны язык Express и прикладные протоколы AP203 и AP214 в группе стандартов ISO 10303 STEP (Standard for Exchange Product Model Data). В 1986 г. появился ряд новых стандартов. Среди них CGI (Computer Graphics Interface) и PHIGS P (Programmer’s Hierarchical Interactive Graphics System) — стандарт ANSI, принятый в качестве стандарта ISO в 1989 г. В 1993 г. компанией Silicon Graphics предложен стандарт OpenGL (SGI Graphical Language), широко используемый в настоящее время.

В упомянутых системах используются графические форматы для обмена данными, представляющие собой описание изображения в функциях виртуального графического устройства (в терминах примитивов и атрибутов). Графический формат (метафайл) обеспечивает возможность запоминания графической информации, передачи ее между различными системами и интерпретации для вывода на различные устройства. Такими форматами явились CGM — Computer Graphics Metafile, PostScript — Adobe Systems Language, GEM — GEM Draw File Format и др.

Работы по стандартизации были направлены на расширение функциональности графических языков и систем, включение в их состав средств описания не только данных чертежей и 3D-моделей, но и других свойств и характеристик изделий.
Примерами CAD/CAM-систем верхнего уровня являются Unigraphics (UGS, первый вариант разработан в 1975 г.), CATIA (компания Dassault Systemes, 1981 г.), Pro/Engineer (PTC, 1987 г.). К числу САПР верхнего уровня в 90-е годы относились также EUCLID3 (Matra Datavision), I-DEAS (SDRC), CADDS5 (Computervision), но их развитие было прекращено в связи со слиянием компаний. Еще раньше система CADDS5 была приобретена компанией PTC (Parametric Technology Corp.). Эта компания, штаб-квартира которой расположена в США, была основана в 1985 г. бывшим профессором Ленинградского университета Семеном Гейзбергом.

Следующий этап развития начинается развитием микропроцессоров, что привело к возможности использования CAD/CAM-систем верхнего уровня на персональных ЭВМ. Это заметно снизило стоимость внедрения САПР на предприятиях. Рабочие станции на платформе Windows — Intel не уступали Unix-станциям по функциональности и многократно превосходят последние по объемам продаж.

Стоимость лицензии снизилась до нескольких тысяч долларов. В 1992 г. корпорация Intergraph, один из ведущих на тот момент производителей CAD-систем для машиностроения, приняла решение о разработке нового программного продукта, целиком построенного на базе платформы Windows — Intel. В результате в конце 1995 г. появилась система геометрического моделирования Solid Edge. В 1993 г. в США была создана компания Solidworks Corporation и уже через два года она представила свой первый пакет твердотельного параметрического моделирования Solidworks на базе геометрического ядра Parasolid. В 1998 г. к Unigraphics перешло все отделение Intergraph, занимавшееся САПР для машиностроения.

В это же время Solid Edge сменила геометрическое ядро ACIS на ядро Parasolid. В 1999 г. появилась шестая версия Solid Edge на русском языке. Временные затраты на разработку крупнейших интегрированных CAD/CAM решений превысили 2000 человеко-лет.

Ряд CAD/CAM систем среднего и нижнего уровней был разработан в СССР и России. Наибольшее распространение среди них получили Компас (компания Аскон) и T-Flex CAD (Топ Системы) и некоторые другие.

Следующий этап (начиная с конца 90-х годов) характеризуется интеграцией CAD/CAM/CAE-систем с системами управления проектными данными PDM и с другими средствами информационной поддержки изделий.

На этом этапе многие предприятия уже прошли первый этап автоматизации. В основу процессов проектирования и производства была положена геометрическая модель изделия, которая применялась на всех этапах подготовки производства. При такой форме организации производства начинают эффективно функционировать сквозные процессы, опирающиеся на геометрию модели.

В первую очередь это подготовка производства с помощью CAM-систем. Сложность геометрии современных изделий неуклонно возрастает, и изготовление их без геометрической модели практически невозможно. Максимальная эффективность от внедрения САПР достигается тогда, когда система включает в себя не только конструкторское, но и технологическое проектирование.

Сложность управления проектными данными, необходимость поддержания их полноты, достоверности и целостности, необходимость управления параллельной разработкой привели в 80-е годы к созданию системам управления проектными данными PDM (Product Data Management).

В начале 80-х годов компания CDC разработала первую PDM-систему под названием EDL. В 90-х годах активно разрабатывались продукты PDM для САПР в машиностроении. Одной из первых развитых PDM-систем являлась система Optegra компании Computervision. В этот же период компания Unigraphics Solutions (UGS) совместно с Kodak разработала PDM-систему iMAN.

В 1998 г. компания PTC вышла на рынок PDM-систем, купив компанию Computervision и ее Internet-ориентированную PDM-технологию Windchill. В последние годы происходило быстрое развитие PDM-систем: появились ENOVIA и Smarteam от Dassault Systemes, Teamcenter от UGS и другие.

Среди российских систем PDM наиболее известными являются Лоцман:PLM компании Аскон, PDM STEP Suite, разработанная под НПО «Прикладная логистика», Party Plus компании Лоция-Софт и т.д.

Сегодня, таким образом, термин САПР (система автоматизации проектирования) подразумевает комплексный подход к разработке изделия и включает совокупность систем CAD/CAM/CAE.

Развитие систем геометрического моделирования, анализа и расчета характеристик изделия сопровождается интеграцией в рамках предприятия. Мировой рынок обособленных CAD/CAM решений уже насыщен, системы близки по функциональности, и темпы роста этого сегмента рынка минимальны. По этой причине происходит усиление интеграции систем CAD/CAM/CAE с системами PDM, которые позволяют хранить и управлять проектно-конструкторской документацией на разрабатываемые изделия, вносить в документацию изменения, поддерживать хранение истории этих изменений.

Распространение функций PDM-систем на все этапы жизненного цикла продукции превращает их в системы PLM (Product Lifecycle Management). Развитие систем PLM обеспечивает максимальную интеграцию процессов проектирования, производства, модернизации и сопровождения продукции предприятия и по сути имеет много общего с концепцией интегрированной поддержки жизненного цикла изделия.

САПР, это автоматизированная система , реализующая информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности

В настоящее время на основе современных вычислительных комплексов и средств автоматизации созданы и находятся в промышленной эксплуатации системы автоматизированного проектирования, позволяющие в значительной степени освободить конструктора-проектировщика от однообразной, трудоемкой и утомительной умственной работы и повысить его интеллектуальные возможности на этапах принятия решений.

Основными требованиями к промышленному производству являются сокращение срока выхода продукции на рынок, снижение ее себестоимости и повышение ее качества. Выполнить эти требования невозможно без широкого использования методов и систем автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства и инженерного анализа (CAE/CAD/CAM-систем).

Историю САПР в машиностроении часто разделяют на несколько этапов.

На первом этапе (до конца 70-х годов) был получен ряд научно-практических результатов, доказавших принципиальную возможность автоматизированного проектирования сложных промышленных изделий. Были получены отдельные результаты, показавшие, что область проектирования в принципе поддается компьютеризации; в этот период основное внимание уделялось системам автоматизированного черчения. Многие программные продукты того времени назывались системами автоматизированного черчения — САЧ.

Проектирование механических изделий заключается прежде всего в конструировании, т.е. в определении геометрических форм тел и их взаимного расположения. Поэтому история автоматизация проектирования в машиностроении связана с историей компьютерной графики. В конце 50-х — начале 60-х появляются системы с выводом информации на электронно-лучевую трубку, это SAGE (Semi Automatic Ground Environment), которая использовалась в составе системы противовоздушной обороны в военно -воздушных силах США, и электронная чертежная машина (The Electronic Drafting Machine) компании ITEK. Первой графической станцией часто называют станцию Sketchpad с использованием дисплея и светового пера, представленную в 1963 г. И.Сазерлендом. И.Сазерленд в дальнейшем работал в ARPA, возглавив в этом агентстве департамент анализа и обработки информации, а позже стал профессором Гарвардского университета. Растровые дисплеи стали применяться в 70-е годы.

На втором этапе (80-е годы) появились и начали использоваться графические рабочие станции компаний Intergraph, Sun Microsystems с архитектурой SPARC или автоматизированные рабочие места на компьютерах VAX от DEC под управлением ОС Unix. К 1982 г. твердотельное моделирование начинают применять в своих продуктах компании Computervision, IBM, Prime и др., однако методы получения моделей тел сложной формы еще не развиты, отсутствует поверхностное моделирование. В том же году повляется первая версия программы CATIA с возможностями 3D моделирования и разработки программ для ЧПУ и Джоном Уокером создается компания Autodesk.

В 80-х годах XX в. персональные компьютеры были 16-разрядны- ми, и их мощности хватало лишь для двумерных построений — черчения и создания эскизов. В последние годы широкое распространение получили 64-разрядные системы черчения. По сравнению с 32-раз- рядными процессорами они могут оперировать большими значениями чисел и делать вычисления с большей точностью.

Конкуренция 80-х гг. XX в. способствовала совершенствованию программных продуктов, увеличению их функциональных возможностей и производительности, широкому внедрению средств коллективной работы над проектом конструкторов, технологов, экономистов и работников других служб. Были разработаны новые технологии, которые полностью изменили методологический подход к процессу проектирования.

В 80-е годы и в начале 90-х такое деление основывалось на значительном различии характеристик используемого для САПР вычислительного оборудования. Аппаратной платформой CAD/CAM-систем верхнего уровня были дорогие высокопроизводительные рабочие станции с ОС Unix. Такая техника позволяла выполнять сложные операции как твердотельного, так и поверхностного геометрического моделирования применительно к сборочным узлам из многих деталей. CAD-системы нижнего уровня предназначались только для автоматизации чертежных работ, выполнявшихся на низкопроизводительных рабочих станциях и персональных компьютерах. По мере улучшения характеристик персональных компьютеров удавалось создавать сравнительно недорогие системы с возможностями параметрического и ассоциативного 3D-моделирования. Такие системы стали относить к CAD/CAM-системам среднего уровня. Сегодня деление CAD/CAM-систем на САПР верхнего, среднего и нижнего уровней еще сохраняется, хотя и страдает очевидной нечеткостью.

На третьем этапе (начиная с 90-х годов) бурное развитие микропроцессоров привело к возможности использования рабочих станций на персональных ЭВМ, что заметно снизило стоимость внедрения САПР на предприятиях. На этом этапе продолжается совершенствование систем и расширение их функциональности. Начиная с 1997 г., рабочие станции на платформе Wintel не уступают Unix-станциям по объемам продаж.

90-е года — период «зрелости» — некоторые ошибки были исправлены (например, убраны барьеры несовместимости между системами). Сначала стали появляться — третье сторонние фирмы — разработчики ПО для конвертации данных из системы в систему. Потом крупные системы стали сами предоставлять возможность импорта и экспорта данных с другими распространенными системами.

Начиная с конца 90-х годов, период характеризуется интеграцией CAD/CAM/CAE-систем с системами управления проектными данными PDM и с другими средствами информационной поддержки изделий.

В 1992 году корпорация Intergraph, один из ведущих на тот момент производителей CAD-систем для машиностроения, приняла решение о разработке нового программного продукта, целиком построенного на базе платформы Wintel.

В 1993 г. в США создается компания Solidworks Corporation и уже через два года она представила свой первый пакет твёрдотельного параметрического моделирования Solidworks на базе геометрического ядра Parasolid. Система Solidworks вошла в число ведущих систем среднего уровня.

Компания Аскон основана в 1989 г. В нее вошел коллектив разработчиков, который до этого в Коломенском конструкторском бюро машиностроения проектировал систему Каскад. Первая версия Компас для 2D проектирования на персональных компьютерах появилась в том же 1989 г. В 2000 г. САПР Компас распространена на 3D проектирование. В 2003 г. выпущена 6-я версия Компас и PDM система Лоцман.PLM.

Выпуск первой коммерческой версии системы T-FLEX CAD 2.x (TopCAD) относится к 1992 г.

Поиск физических эффектов, способных решить задачу, стоящую перед изобретателем – самый трудный этап для автоматизации. Он требует от системы автоматизации наличия банка физических эффектов и умения использовать хранящуюся в нем информацию для поиска ответа на вопрос: пригодны ли эти эффекты для реализации замысла. Несмотря на сложность этого этапа, создаются так называемые изобретательские машины. Их основной блок — большая по объёму база данных о физических эффектах и набор процедур позволяющих работать с этой базой. Два последних этапа, связанных с задачами конструирования и расчета, поддаются автоматизации уже сегодня. Для этого создаются системы автоматизированного проектирования (САПР).

Содержание

Прикрепленные файлы: 1 файл

РефератпоСАПР.doc

1. Цели создания и назначение систем автоматизированного проектирования (CAD-системы)…………………………………………… ……………………….4
2. Состав и структура САПР………………………………………………………..6
3. Классификация САПР…………………………………………………………….10

Научно-технический прогресс проявляется в том, что в нашу жизнь все время входят новые изделия. Проектирование их – основная задача изобретателей и конструкторов.

Создание новых изделий состоит из нескольких этапов:

— поиск физических эффектов, обеспечивающих принципиальную реализацию замысла;

— поиск конструктивных решений;

— расчет и обоснование;

— создание опытного образца;

— разработка технологии промышле нного изготовления.

Поиск физических эффектов, способных решить задачу, стоящую перед изобретателем – самый трудный этап для автоматизации. Он требует от системы автоматизации наличия банка физических эффектов и умения использовать хранящуюся в нем информацию для поиска ответа на вопрос: пригодны ли эти эффекты для реализации замысла. Несмотря на сложность этого этапа, создаются так называемые изобретательские машины. Их основной блок — большая по объёму база данных о физических эффектах и набор процедур позволяющих работать с этой базой. Два последних этапа, связанных с задачами конструирования и расчета, поддаются автоматизации уже сегодня. Для этого создаются системы автоматизированного проектирования (САПР).

Увеличение производительности труда разработчиков новых изделий, сокращение сроков проектирования, повышение качества разработки проектов — важнейшие проблемы, решение которых определяет уровень ускорения научно-технического прогресса общества. Развитие систем автоматизированного проектирования (САПР) опирается на прочную научно-техническую базу. Это — современные средства вычислительной техники, новые способы представления и обработки информации, создание новых численных методов решения инженерных задач и оптимизации. Системы автоматизированного проектирования дают возможность на основе новейших достижений фундаментальных наук отрабатывать и совершенствовать методологию проектирования, стимулировать развитие математической теории проектирования сложных систем и объектов. В настоящее время созданы и применяются в основном средства и методы, обеспечивающие автоматизацию рутинных процедур и операций, таких, как подготовка текстовой документации, преобразование технических чертежей, построение графических изображений.

1. Цели создания и назначение систем автоматизированного проектирования (CAD-системы)

Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, включая:

• сокращения трудоёмкости проектирования и планирования;
• сокращения сроков проектирования;
• сокращения себестоимости проектирования и изготовления, уменьшение затрат на эксплуатацию;
• повышения качества и технико-экономического уровня результатов проектирования;
• сокращения затрат на натурное моделирование и испытания.

Достижение целей создания САПР обеспечива ется путем:

• автоматизации оформления документации;
• информационной поддержки и автоматизации принятия решений;
• использования технологий параллельного проектирования;
• унификации проектных решений и процессов проектирования;
• повторного использования проектных решений, данных и наработок;
• стратегического проектирования;
• замены натурных испытаний и макетирования математическим моделированием;
• повышения качества управления проектированием;
• применения методов вариантного проектирования и оптимизации.

Основное назначение систем автоматизированного проектирования (САПР) – сокращение доли ручного труда и повышение качества при выполнении опытно-конструкторских работ и рабочего технического проектирования при подготовке к производству нового изделия. Особенно широкое распространение получили САПР в электронике (PCAD, Electronic WorkBench) и машиностроении, в гражданском и промышленном строительстве (ARCHICAD), в приборостроении, вычислительной технике и других отраслях, где их использование позволяет существенно сократить сроки разработки и подготовки к производству.

Системы моделирования предназначены для автоматизации проектно- конструкторских работ в машиностроении, автомобилестроении, промышленном строительстве и т.д.

Пакеты САПР обладают набором следующих основных функций:

— коллективная работа в сети пользователей с пакетом;

— экспорт-импорт файлов всевозможных форматов;

— управление объектами в части их группировки, передвижения с растяжкой, поворота, разрезание, изменение размеров, работа со слоями;

— управление файлами в части библиотек и каталогов чертежей;

— использование разнообразных чертежных инструментов;

— работа с цветом;

— автоматизация отдельных процедур и использование встроенного макроязыка.

В структуре САПР выделяют следующие элементы: компоненты обеспечения, подсистемы, ПМК, ПТК и КСАП. Компоненты определенного типа образуют программно-методические (ПМК) и программно-технические комплексы (ПТК). Совокупность ПМК, ПТК и отдельных компонентов обеспечения САПР, не вошедших в программные комплексы, объединенная общей для подсистемы функцией образует комплекс средств автоматизации проектирования (КСАП) подсистемы. Совокупность КСАП различных подсистем формируют КСАП всей САПР в целом. Подсистемы как элемент структуры САПР возникают при эксплуатации КСАП подсистем пользователями. Подсистемы образуют САПР (рис. 1).

Структурными частями САПР являются подсистемы , обладающие всеми свойствами систем и создаваемые как самостоятельные системы. Каждая подсистема — это выделенная по некоторым признакам часть САПР, обеспечивающая выполнение некоторых функционально-законченных последовательностей проектных задач с получением соответствующих проектных решений и проектных документов. По назначению подсистемы САПР разделяют на два вида: проектирующие и обслуживающие.

Проектирующие подсистемы — объектно-ориентированные подсистемы реализующие определенный этап проектирования или группу связанных проектных задач, в зависимости от отношения к объекту проектирования делятся на объектные и инвариантные.

Объектные — выполняющие проектные процедуры и операции, непосредственно связанные с конкретным типом объектов проектирования.

Инвариантные — выполняющие унифицированные проектные процедуры и операции, имеющие смысл для многих типов объектов проектирования.

Обслуживающие подсистемы — объектно-независимые подсистемы реализующие функции общие для подсистем или САПР в целом, обеспечивают функционирование проектирующих подсистем, оформление, передачу и вывод данных, сопровождение программного обеспечения и т. п., их совокупность называют системной средой (или оболочкой) САПР.

Примерами проектирующих подсистем могут служить подсистемы геометрического трехмерного моделирования механических объектов, схемотехнического анализа, трассировки соединений в печатных платах. Типичными обслуживающими подсистемами являются подсистемы управления проектными данными, обучающие подсистемы для освоения пользователями технологий, реализованных в САПР, подсистемы графического ввода-вывода, СУБД .

Каждая подсистема, в свою очередь состоит из компонентов, обеспечивающих функционирование подсистемы. Компонент выполняет определенную функцию в подсистеме и представляет собой наименьший (неделимый) самостоятельно разрабатываемый или покупной элемент САПР (программа, файл модели транзистора, графический дисплей, инструкция и т. п.). Совокупность однотипных компонентов образует средство обеспечения САПР. Выделяют следующие виды обеспечения САПР:

Техническое обеспечение (ТО) — совокупность связанных и взаимодействующих технических средств, обеспечивающих работу САПР, включающая различные аппаратные средства ( ЭВМ , периферийные устройства , сетевое оборудование , линии связи, измерительные средства).

Математическое обеспечение (МО), объединяющее математические методы, модели и алгоритмы, ис пользуемые для решения задач автоматизированного проектирования. МО по назначению и способам реализации делят на две части:

• математические методы и построенные на их основе математические модели объектов проектирования или их части;
• формализованное описание технологии автоматизированного проектирования.

Программное обеспечение (ПО), представляемое компьютерными программами необходимыми для осуществления процесса проектирования. ПО САПР подразделяется на общесистемное и прикладное:

• общесистемное ПО предназначено для управления компонентами технического обеспечения и обеспечения функционирования прикладных программ. Примером компонента общесистемного ПО является операционная система.
• прикладное ПО реализует математическое обеспечение для непосредственного выполнения проектных процедур, включает программы пакеты прикладных программ, предназначенные для обслуживания определенных этапов проектирования или групп однотипных задач внутри различных этапов (модуль проектирования трубопроводов, пакет схемотехнического моделирования, геометрический решатель САПР ).

Информационное обеспечение (ИО) — совокупность сведений, необходимых для выполнения проектирования, состоит из описания стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, комплектующих изделий и их моделей, правил и норм проектирования. Основная часть ИОСАПР — базы данных и системы управления базами данных .

Лингвистическое обеспечение (ЛО) — совокупность языков, используемых в САПР для представления информации о проектируемых объектах, процессе и средствах проектирования, а также для осуществления диалога проектировщик-ЭВМ и обмена данными между техническими средствами САПР, включает термины, определения, правила формализации естественного языка, методы сжатия и развертывания. В ЛО выделяют класс различного типа языков проектирования и моделирования ( VHDL , VERILOG , UML , GPSS ).

Методическое обеспечение (МетО) — описание технологии функционирования САПР, методов выбора и применения пользователями технологических приемов для получения конкретных результатов, включающее в себя теорию процессов, происходящих в проектируемых объектах, методы анализа, синтеза систем и их составных частей, различные методики проектирования, иногда к МетО относят также МО и ЛО.

Читайте также:

  

• Формальная социология г зиммеля реферат

  

• Реферат одежда древнего египта

  

• Рождество в россии и германии реферат

  

• Реферат на тему сотовые телефоны благо или вред

  

• Реферат содержание и использование

Первыми в мире приступили к автоматизации процессов в легкой промышленности американцы. Они создали автоматизированную раскройную установку (АРУ) для порезки настилов ткани специальным ножом без предварительной разметки по заданной программе. Путь к широкому промышленному использованию и признанию не был простым. Разработчики около пяти лет безуспешно убеждали предприятия легкой промышленности в эффективности и перспективности этого подхода. И только однажды им удалось уговорить одно автомобильное предприятие попробовать установку при раскрое материалов для сидений. Результат превзошел все ожидания. Только после этого комплекс начали использовать и предприятия легкой промышленности. Следует отметить, что большинство современных САПР очень сильно похожи на американскую систему «Гербер».

В нашей стране первая САПР для легкой промышленности была разработана совместно специалистами отдела математического моделирования и оптимального проектирования Института проблем машиностроения АН Украины и Проектно-конструкторского бюро автоматизированных систем управления текстильной и легкой промышленности в Москве. Система разрабатывалась на базе АРМ СМ-4.

Специалисты Института разработали программное обеспечение проектирования раскладок (САПР).

Специалисты ПКБ разрабатывали Автоматизированную Раскройную Установку (АРУ) для раскроя лазерным лучом.

В 1988 году система демонстрировалась на ВДНХ СССР. САПР была отмечена «Золотой медалью» поскольку реализованная программа автоматического проектирования раскладок превосходила все известные в мире программы.

Разработанная система удовлетворяла необходимым требованиям, но не получила, и не могла получить, широкого распространения, поскольку АРМ СМ-4 было фондируемой техникой. Их выделялось 1-2 на все Министерство легкой промышленности.

Нормальное развитие отечественных САПР началось с появлением в 90-х годах в нашей стране IBM PC компьютеров.

Полученные результаты не пропали даром. На их основе были разработаны известные отечественные САПР — «ГРАЦИЯ» и «Комтенс».

Основы ГРАЦИИ закладывались более тридцати лет назад. В 1972 году в Институте проблем машиностроения АН Украины был создан отдел математического моделирования и оптимального проектирования. Его возглавил один из учеников академика В.Л. Рвачева, профессор Ю.Г. Стоян. Под его руководством разработаны теория и математические методы геометрического проектирования. В рамках этой теории задача построения раскладки формулируется и решается как задача оптимального размещения геометрических объектов в заданной области. Уже в 1977 году была создана программа автоматического построения секционных раскладок для раскроя трикотажных полотен, построены в компьютере и нарисованы в натуральную величину на плоттере реальные оптимальные раскладки. Использование специальных математических методов отличает ГРАЦИЮ от зарубежных и отечественных систем.

Разработка системы велась для предприятий, которым не досталось закупленных в то время правительством за рубежом нескольких десятков САПР с целью перевооружения предприятий легкой промышленности. Разработка ГРАЦИИ велась в тесном сотрудничестве со специалистами предприятий. Это позволило учитывать особенности отечественного производства и создавало предпосылки для дальнейшего развития и совершенствования.

В 1991-1993 гг. были разработаны и установлены системы на предприятиях Киева, Бердичева, Коростеня, Чернигова, Архангельска, Воронежа, Калуги.

Результаты были очень хорошие.

В 1994 г. Открылось новое направление использования ГРАЦИИ – замена работающих на предприятиях зарубежных САПР.